Aktivní odpružení - Active suspension

An aktivní odpružení je typ automobilové odpružení na vozidle. Využívá palubní systém k řízení vertikálního pohybu kol vozidla vzhledem k podvozek nebo karoserie vozidla, spíše než pasivní odpružení poskytované velkými pružinami, kde je pohyb zcela určen povrchem silnice. Takzvaná aktivní pozastavení jsou rozdělena do dvou tříd: skutečná aktivní pozastavení a adaptivní nebo poloaktivní pozastavení. Adaptivní odpružení se sice liší tlumič pevnost přizpůsobit měnícím se silnicím nebo dynamickým podmínkám, aktivní odpružení používá nějaký typ aktuátor samostatně zvedat a spouštět podvozek na každém kole.

Tyto technologie umožňují výrobcům automobilů dosáhnout vyššího stupně kvalita jízdy a manipulace s autem udržováním kolmice na silnici v zatáčkách, což umožňuje lepší jízdu trakce a ovládání. Palubní počítač detekuje pohyb těla ze senzorů v celém vozidle a pomocí těchto údajů řídí činnost aktivních a poloaktivních odpružení. Systém prakticky vylučuje tělo roll a změny výšky tónu v mnoha jízdních situacích včetně zatáčení, zrychlování, a brzdění.

Zásada

Obrázek 1
Obrázek 2
Obrázek 3

Teorie Skyhook je, že ideální odpružení by umožnilo vozidlu udržovat stabilní postoj, jako by byl zavěšen imaginárním hákem na obloze, aniž by byl ovlivněn podmínkami na silnici.

Jelikož je skutečný skyhook nepraktický, skutečné systémy aktivního odpružení jsou založeny na činnosti aktuátoru. Imaginární čára (nulové vertikální zrychlení) se vypočítá na základě hodnoty poskytnuté znakem snímač zrychlení namontován na karoserii vozidla (viz obrázek 3). Dynamické prvky obsahují pouze lineární pružinu a lineární tlumič; proto nejsou nutné žádné složité výpočty.[1][2]

Vozidlo se dotýká země prostřednictvím pružiny a tlumiče v normálním odpružení tlumiče, jak je znázorněno na obrázku 1. Aby bylo dosaženo stejné úrovně stability jako teorie Skyhook, musí se vozidlo dotýkat země prostřednictvím pružiny a imaginární linie s tlumič, jak je znázorněno na obrázku 2. Teoreticky v případě, že koeficient tlumiče dosáhne nekonečné hodnoty, bude vozidlo ve stavu, kdy je zcela fixováno na imaginární čáře, takže se vozidlo nebude třást.

Aktivní

Aktivní odpružení, první zavedené, použijte samostatně pohony které mohou vyvíjet nezávislou sílu na odpružení, aby zlepšily jízdní vlastnosti. Nevýhodami této konstrukce jsou vysoká cena, přidaná komplikace a hmotnost zařízení a potřeba časté údržby některých implementací. Údržba může vyžadovat specializované nástroje a diagnostiku některých problémů může být obtížné.

Hydraulické ovládání

Hydraulicky ovládané suspenze jsou kontrolovány pomocí hydraulika. První příklad se objevil v roce 1954 s Hydropneumatické odpružení vyvinutý uživatelem Paul Magès na Citroën. Hydraulický tlak je dodáván vysokým tlakem radiální pístové hydraulické čerpadlo. Senzory neustále sledují pohyb těla a úroveň jízdy vozidla a neustále dodávají hydraulickým korektorům výšky nová data. Během několika sekund odpružení generuje protisíly ke zvednutí nebo spuštění těla.[3] Během jízdních manévrů se zapouzdřený dusík okamžitě komprimuje a nabízí šestkrát stlačitelnost oceli pružiny používaná vozidly až do této doby. [4]

V praxi systém vždy zahrnoval žádoucí samonivelační odpružení a výškově nastavitelné odpružení funkce, přičemž druhá je nyní vylepšena o rychlost vozidla aerodynamický výkon, protože vozidlo se samo snižuje při vysoké rychlosti.

Tento systém si vedl pozoruhodně dobře při přímé jízdě, a to i na nerovném povrchu, ale měl malou kontrolu nad tuhostí při převrácení.[5]

Byly vyrobeny miliony sériových vozidel s variacemi tohoto systému.

Elektronické ovládání hydraulického odpružení

Colin Chapman vyvinul původní koncept počítačové správy hydraulického odpružení v 80. letech s cílem zlepšit zatáčení závodních automobilů. Lotus vybavil a vyvinul prototyp systému do roku 1985 Vynikat s elektrohydraulickým aktivním odpružením, ale nikdy jej nenabídl k prodeji veřejnosti, ačkoli mnoho demonstračních vozů bylo vyrobeno pro jiné výrobce.

Senzory neustále sledují pohyb těla a úroveň jízdy vozidla a neustále dodávají počítači nová data. Když počítač přijímá a zpracovává data, ovládá hydraulická serva namontovaná vedle každého kola. Servo regulované odpružení během jízdních manévrů téměř okamžitě vytváří opěrné síly k naklánění těla, skoku a dřepu.

Williams Grand Prix Engineering připravil aktivní zavěšení pro vozy F1 v roce 1992 a vytvořil tak úspěšné vozy, že Fédération Internationale de l'Automobile rozhodl zakázat technologii.[6]

Computer Active Technology Suspension (CATS) koordinuje nejlepší možnou rovnováhu mezi nimi kvalita jízdy a ovládání analyzováním stavu vozovky a provedením až 3 000 úprav každou sekundu na silnici suspenze elektronicky řízené tlumiče.

1999 Mercedes-Benz třídy CL (C215) představen Aktivní ovládání těla, kde jsou vysokotlaká hydraulická serva ovládána elektronickým výpočtem a tato funkce je stále k dispozici. Vozidla lze aktivně navrhovat naklonit se do křivek ke zlepšení pohodlí cestujících.[7][8]

Aktivní stabilizátor

Aktivní stabilizátor ztuhne pod vedením řidiče nebo zavěšení Elektronická řídicí jednotka (ECU) během tvrdých zatáček. První sériové auto bylo Mitsubishi Mirage Cyborg v roce 1988.

Elektromagnetická rekuperace

Hlavní článek: Elektromagnetické odpružení

U plně aktivních elektronicky řízených sériových automobilů umožňuje použití elektrických serv a motorů spojených s elektronickým výpočtem ploché zatáčení a okamžité reakce na podmínky na silnici.

The Bose Corporation má důkaz koncepčního modelu. Zakladatel společnosti Bose, Amar Bose, když pracoval jako profesor MIT, pracoval na exotických suspenzích už mnoho let.[9]

Elektromagnetické aktivní odpružení využívá lineární elektromagnetické motory připojené ke každému kolu. Poskytuje extrémně rychlou odezvu a umožňuje regeneraci spotřebované energie pomocí motorů jako generátorů. To téměř překonává problémy s pomalou dobou odezvy a vysokou spotřebou energie hydraulických systémů. Technologie elektronicky řízeného aktivního odpružení (ECASS) byla patentována Centrem elektromechaniky University of Texas v 90. letech[10] a byl vyvinut společností L-3 Electronic Systems pro použití na vojenských vozidlech.[11] HMMWV vybavený ECASS překročil výkonové specifikace pro všechna hodnocení výkonu, pokud jde o absorbovaný výkon obsluhy vozidla, stabilitu a ovladatelnost.

Aktivní kolo

  • Audi aktivní elektromechanické odpružený systém představený v roce 2017. Pohon každého kola zvlášť a přizpůsobuje se převládajícím podmínkám na silnici. Každé kolo má elektrický motor, který je napájen 48voltovým hlavním elektrickým systémem. Mezi další komponenty patří ozubená kola, rotační trubka spolu s vnitřním titanem torzní tyč a páku, která vyvíjí až 1100 Nm (811,3 lb-ft) na zavěšení pomocí a spojovací tyč. Díky přední kameře sedan včas rozpozná nerovnosti na silnici a prediktivně upraví aktivní odpružení. Ještě předtím, než vůz narazí na silnici, funkce náhledu vyvinutá společností Audi přenáší správné množství jízdy na akční členy a aktivně řídí odpružení. Počítačem ovládané motory dokáží vycítit nedokonalost na silnici a mohou zvednout odpružení z kola, které by šlo přes zvlnění, a tím přispělo ke kvalitě jízdy. Systém nasměruje motory z vnějšku tak, aby při zatáčení tlačily nahoru nebo táhly odpružení. Výsledkem bude plošší jízda a menší naklánění karoserie v rozích, což zase znamená jistější jízdní dynamiku.[14][15][16][17][18][19][20]

Adaptivní a poloaktivní

Adaptivní nebo poloaktivní systémy mohou změnit pouze koeficient viskózního tlumení z tlumič, a nepřidávejte energii do systému odpružení. Zatímco adaptivní suspenze mají obecně pomalou časovou odezvu a omezený počet hodnot koeficientu tlumení, poloaktivní suspenze mají časovou odezvu blízkou několika milisekundám a mohou poskytovat širokou škálu hodnot tlumení. Adaptivní odpružení proto obvykle navrhuje pouze různé jízdní režimy (komfortní, normální, sportovní ...) odpovídající různým koeficientům tlumení, zatímco poloaktivní odpružení mění tlumení v reálném čase v závislosti na stavu vozovky a dynamice vozu. I když jsou omezené ve svém zásahu (například řídicí síla nikdy nemůže mít jiný směr než aktuální vektor rychlosti zavěšení), poloaktivní zavěšení je levnější z hlediska konstrukce a spotřebovává mnohem méně energie. V nedávné době pokračoval výzkum v oblasti poloaktivních suspenzí, pokud jde o jejich schopnosti, čímž se zmenšovala propast mezi poloaktivními a plně aktivními systémy zavěšení.

Elektromagnet / ventil aktivován

Tento typ je nejekonomičtější a základní typ poloaktivních suspenzí. Skládají se z elektromagnetického ventilu, který mění průtok hydraulického média uvnitř tlumič, proto se mění charakteristika tlumení nastavení odpružení. Solenoidy jsou připojeny k řídicímu počítači, který jim zasílá příkazy v závislosti na řídicím algoritmu (obvykle tzv. Technika „Sky-Hook“). Tento typ systému se používá v Cadillac Počítačová příkazová jízda (CCR) systém zavěšení. První sériově vyráběný vůz byl Toyota Soarer s poloaktivním Elektronické modulované odpružení Toyota, z roku 1983.

Magnetoreologický tlumič

Hlavní článek: Magnetoreologický tlumič

Další poměrně nedávná metoda zahrnuje magnetoreologické tlumiče se značkou MagneRide. To bylo původně vyvinuto Delphi Corporation pro GM a byl standardem, stejně jako mnoho dalších nových technologií, pro Cadillac STS (od modelu 2002) a na některých dalších modelech GM od roku 2003. Jednalo se o upgrade pro poloaktivní systémy („automatické zavěšení snímání silnic“) používané v upscale vozidlech GM po celá desetiletí. Spolu s rychlejšími moderními počítači umožňuje nezávisle měnit tuhost všech zavěšení kol. Tyto tlumiče nacházejí zvýšené využití v USA a již si pronajímají některé zahraniční značky, většinou u dražších vozidel.

Tento systém byl vyvíjen 25 let. Kapalina tlumiče obsahuje kovové částice. Prostřednictvím palubního počítače jsou charakteristiky shody tlumičů řízeny pomocí elektromagnet. V podstatě zvýšení toku proudu do magnetického obvodu tlumiče zvyšuje magnetický tok obvodu. To zase způsobí, že kovové částice změní své vyrovnání, což zvýší viskozitu tekutiny, čímž se zvýší rychlost stlačení / odskočení, zatímco pokles zmírní účinek tlumičů vyrovnáním částic v opačném směru. Pokud si kovové částice představíme jako talíře na večeři, pak jsou zarovnané tak, aby byly na hraně - viskozita je minimalizována. Na druhém konci spektra budou zarovnány v úhlu 90 stupňů, takže jsou ploché. Díky tomu je tekutina mnohem viskóznější. Je to elektrické pole produkované elektromagnetem, které mění zarovnání kovových částic. Informace z čidel kol (o prodloužení zavěšení), řízení, čidel zrychlení - a další údaje se používají k výpočtu optimální tuhosti v daném okamžiku. Rychlá reakce systému (v milisekundách) umožňuje například zjemnit projíždění jednoho kola nerovností na silnici v určitém časovém okamžiku.

Sériová vozidla

Podle kalendářního roku:

Viz také

Reference

  1. ^ Song, Xubin (2009). „Nákladově efektivní ovládání Skyhook pro poloautivní aplikace odpružení vozidla“ (PDF). The Open Mechanical Engineering Journal. NÁS. 3 (1): 17. Bibcode:2009OMEJ .... 3 ... 17S. doi:10.2174 / 1874155X00903010017. Archivovány od originál (PDF) dne 04.03.2016.
  2. ^ Hasebe, Masanobu; Phuc, Pham Van; Ohyama, Takumi (2010). „Základní výkon hydraulicky ovládaného třecího tlumiče pro systém seismické izolace na základě teorie Skyhook“. Journal of Structural and Construction Engineering. Japonsko. 75 (658): 2133. doi:10,3130 / aijs.75,2133. ISSN  1340-4202.
  3. ^ „Kapalinové odpružení (automobil)“. Co-kdy-jak. Citováno 2017-05-14.
  4. ^ Moonjeli, Varun Joy (2011). „Analýza hydropneumatického odpružení“. Amal Jyoti College of Engineering: 15. Citováno 2017-05-07. Citovat deník vyžaduje | deník = (Pomoc)
  5. ^ Edgar, Julian (05.07.2016). „Amazing Citroen DS Jeden z nejvýznamnějších vozů všech dob“. Automatická rychlost (725). Citováno 2017-05-12.
  6. ^ „Aktivní odpružení“. Motor Sport Magazine. Prosinec 2001. Citováno 2017-05-14.
  7. ^ Yao, Jialing; Li, Zhihong; Wang, Meng; Yao, Feifan; Tang, Zheng (říjen 2018). "Aktivní ovládání náklonu automobilu na základě aktivního odpružení". Pokroky ve strojírenství. 10 (10): 168781401880145. doi:10.1177/1687814018801456.
  8. ^ „Jak funguje funkce Active Curve Tilting„ S-Class Coupe “. BenzInsider.com. 16. února 2014. Citováno 2. prosince 2014.
  9. ^ Hanlon, Mike (30. 9. 2004). „Bose nově definuje systémy odpružení automobilů“. Nový Atlas. Citováno 2017-04-08.
  10. ^ US patent 5999868 
  11. ^ Bryant, Adam; Beno, Joseph; Weeks, Damon (2011). „Výhody elektronicky řízených aktivních elektromechanických odpružených systémů (EMS) pro balíčky senzorů namontovaných na stožárech u velkých terénních vozidel“. Série technických papírů SAE. 1. doi:10.4271/2011-01-0269.
  12. ^ Dogget, Scott (01.12.2008). „Michelin uvede na trh aktivní kolo; technologie se objeví v automobilech roku 2010“. Poradce pro zelené auto. Edmunds.com. Archivovány od originál dne 10.02.2009. Citováno 2009-09-15.
  13. ^ „Lisovací sada MICHELIN ACTIVE WHEEL“. Michelin. 2008-09-26. Citováno 2009-09-15.[trvalý mrtvý odkaz ]
  14. ^ „Pohled do budoucna na nové Audi A8: Plně aktivní odpružení nabízí flexibilitu na míru“ (Tisková zpráva). Audi. 2017-06-22. Citováno 2017-06-24.
  15. ^ Adcock, Ian (2017-06-17). „Vysvětlení robotického zavěšení nového Audi A8“. Auto. Spojené království. Citováno 2017-06-24.
  16. ^ Brady, Andrew (23.06.2017). „Nové Audi A8 uvidí výmoly a upraví odpružení“. Motor 1. Spojené království. Citováno 2017-06-25.
  17. ^ Collie, Scott (22.06.2017). „Aktivní odpružení Audi se připravuje na cestu vpřed“. Nový Atlas. Citováno 2017-06-25.
  18. ^ Vijayenthiran, Viknesh (2017-06-22). „Audi odhaluje novou technologii podvozku A8“. Motor Authority. NÁS. Citováno 2017-06-25.
  19. ^ „Inovativní systém tlumičů nárazů od Audi: Nová technologie šetří palivo a zvyšuje komfort“ (Tisková zpráva). Audi. 2016-08-10. Archivovány od originál dne 2017-07-20. Citováno 2017-07-12.
  20. ^ Tingwall, Eric (červenec 2017). „Audi A8 2019: Vlajková loď plave na aktivním odpružení - oficiální fotografie a informace“. Auto a řidič. NÁS. Citováno 2017-07-12.
  21. ^ Yokoya, Yuji; Asami, Ken; Hamajima, Toshimitsu; Nakashim, Noriyuki (01.02.1984). Systém Toyota Electronic Modulated Suspension (TEMS) pro rok 1983 Soarer. Mezinárodní kongres a výstava SAE. Společnost Automotive Engineers International. doi:10.4271/840341. Citováno 2017-12-16.
  22. ^ Sugasawa, Fukashi; Kobayashi, Hiroshi; Kakimoto, Toshihiko; Shiraishi, Yasuhiro; Tateishi, Yoshiaki (01.10.1985). Elektronicky řízený systém tlumičů nárazů používaný jako silniční senzor, který využívá super zvukové vlny. Společnost Automotive Engineers International. doi:10.4271/851652. Citováno 2017-12-16.
  23. ^ "75 let Toyota | Technický vývoj | Podvozek". Toyota. 2012. Citováno 2017-12-16.
  24. ^ Crosse, Jesse (2014-10-28). „Návrh, vývoj a aplikace zavěšení MagneRide“. UK: Autocar. Citováno 2017-12-16.