Автомобильная подвеска: что это, для чего нужна, устройство и неполадки :: Autonews

Содержание

Феномен Bose: почему лучшая в мире подвеска до сих пор не стала серийной

Главная
Статьи
Феномен Bose: почему лучшая в мире подвеска до сих пор не стала серийной

Автор: Алексей Кокорин

Предназначение автомобильной подвески – обеспечивать комфорт и постоянное сцепление с дорогой. Предназначение выдающейся автомобильной подвески – обеспечивать беспрецедентный комфорт, полностью изолируя кузов от того, что находится под колесами. Кто мог бы создать такую подвеску? Немцы? Японцы? Нет, ее создали американцы – причем не из Ford или GM, а из компании, которая вообще производит не автомобили, а аудиотехнику – Bose.

Bose – не бренд, но человек

Как и многое революционное в мире, технология принципиально новой автомобильной подвески обязана своим появлением человеку, который был достаточно решителен, чтобы отрицать невозможное.

Его имя — Амар Боуз.

Если вы считаете что-то невозможным, не мешайте человеку, который над этим работает.
Амар Боуз (Amar Bose), 1929-2013

Американец индийского происхождения, он и сам нес в себе немало революционного: его отец в юности был на острие борьбы индийских революционеров с английскими колонизаторами. Амару повезло больше: он родился уже после переезда отца в США, но дух новаторства и стремление расширять границы возможного передались ему по наследству, воплотившись в его самореализации в технике.

Будучи страстным увлеченным меломаном, он посвятил себя акустике и аудиотехнике. Но как и любой разносторонне развитый человек, он не ограничил себя только ей: еще одним увлечением Амара были автомобили. Однако в отличие от большинства, которое привлекали мощность, скорость и дизайн, Боуз ценил в них другое: комфорт. Еще за шесть лет до основания собственной компании, которой суждено было стать в ряд лучших производителей топовой акустики, Амар приобрел Pontiac Bonneville с подвеской Ever-Level Air Ride, где вместо пружин были применены пневмобаллоны.

Был ли он удовлетворен ей? Ответом может послужить то, что спустя 10 лет он сменил Pontiac на Citroen DS, чья гидропневматическая подвеска была настоящим произведением искусства. Но судя по тому, что произошло дальше, Боуз имел на этот счет свое мнение.

На фото: Pontiac Bonneville ‘1962 и Citroen DS ‘1968–76

В 1980 году, уже будучи владельцем собственной компании, профессор в одиночку начал разработку совершенно нового типа автомобильной подвески, используя свой опыт и знания в совершенно несопоставимой на первый взгляд сфере аудиотехники. Но если приглядеться, можно увидеть кое-что общее: колебания, волны, передача энергии… Проецировав и масштабировав их от динамического излучателя на подвеску, Боуз создал конструкцию, которая предвосхитила появление систем шупомодавления – только в автомобильном понимании.

Технологическая магия

Подвеска, спроектированная профессором, буквально «подавляла» колебания, поступающие извне. Убедившись, что идея жизнеспособна, через три года после начала своих изысканий Боуз привлек к работе над ней отдельную команду, но тщательно засекретил разработку. Подразделение, занятое ей, получило имя «Project Sound», чтобы не распространять информацию не только вовне, но и внутри самой компании. Что же представляет собой изобретение Bose, и что в нем революционного?

Основой конструкции является линейный электромотор, питаемый усилителями и управляемый системой на основе микропроцессора. Электромотор выполняет функции амортизационной стойки: он «сжимается» и «разжимается», но делает это в разы быстрее обычного амортизатора с пружиной, изменяя свою длину за миллисекунды. Именно этот «лаг» у традиционной подвески не позволяет ей обеспечить абсолютный покой кузова: ее ходы и скорость отклика ограничены физикой, и в определенный момент сжатие или разжатие подвески не позволяет компенсировать размеры преодолеваемой неровности, передавая остаточные колебания дальше, на кузов. Линейные электромоторы с молниеносным откликом полностью решали эту проблему, прецизионно повторяя неровности поверхности и не передавая дальше абсолютно ничего.

Диапазон перемещения электромоторов составлял 20 сантиметров – это и был предел полного комфорта, в пределах которого кузов оставался неподвижным.

Фото: www.edmunds.com

И это было не единственным преимуществом электромоторов. Разумеется, столь сложная и мощная электронная система, несущая большую нагрузку в виде автомобиля, требовала соответствующего питания. Однако эта особенность во многом компенсировалась схемой работы моторов: они имели рекуперативную функцию, возвращая обратно на усилители часть затраченной энергии в циклах сжатия. По данным Bose, такая схема позволяла обеспечить потребляемую мощность на уровне втрое меньшем, чем у штатной системы кондиционирования автомобиля.

Фото: www.extremetech.com

Но и это еще не все! Во-первых, конструкция подвески предусматривала гашение не только крупных, но и мельчайших неровностей, проявляющих себя на уровне вибраций. Для этого ступичные узлы имели собственные встроенные демпферы, подавляющие микроколебания. Ну а во-вторых, программный комплекс обеспечивал идеально стабильное положение кузова автомобиля не только на неровностях, но и при маневрировании, полностью исключая поперечную раскачку в поворотах и продольную при разгонах и торможениях.

«Железную» же основу подвески составляли торсионы, которые, впрочем, выполняли фактически лишь несущую функцию для кузова, оставляя всю настоящую работу системе от Bose.

Впервые подвеска может быть одинаковой и для спортивного, и для люксового автомобиля.
Амар Боуз (Amar Bose), 1929-2013

Работа над революционной подвеской продолжалась долгие 24 года: Боуз рассекретил свое детище только в 2004-м, представив его широкой публике, но так, впрочем, и не разрешив даже журналистам опробовать его в деле. Но и без этого презентация произвела ошеломляющий эффект: это была настоящая технологическая магия, все отзывы и рассказы о которой сводились к главному – тому, что «кузов невероятным образом оставался абсолютно неподвижным, пока колеса отрабатывали все неровности». Тестовыми прототипами стали два седана Lexus LS 400, один из которых был оставлен в заводском исполнении, а другой оснащен комплексом от Bose.

И этот комплекс, управляемый тогда, в 2004-м, 750-мегагерцовым Pentium-III, работающим на четверть своей производительности, был настоящей квинтэссенцией сути автомобильной подвески.

На фото: Lexus LS 400 ‘1989–94

В современных автомобилях всегда существует компромисс между мягкостью на неровностях и раскачкой при маневрировании. Эта система обеспечивает управляемость лучшую, чем у любого спорткара, и самую высокую плавность хода, которую только можно представить.
Амар Боуз (Amar Bose), 1929-2013

К слову, будучи управляемой программно, подвеска от Bose позволяла вносить изменения в алгоритмы ее работы и создавать алгоритмы различных режимов движения. В Bose, к примеру, отказались от того, к чему в наши дни пришел Mercedes-Benz со своей подвеской Magic Body Control — наклона кузова автомобиля в поворотах, хотя подобные алгоритмы были разработаны и протестированы. Испытания, проведенные к тому моменту, показали, что подобное «мотоциклетное» поведение было слишком непривычным и неожиданным для пассажиров, а некоторые водители в скоростных поворотах, напротив, переоценивали возможности автомобиля, провоцируя опасные ситуации.

Один из журналистов, побывавших на презентации подвески Bose, так описал свои первые впечатления от этой технологии.

Сначала нас привели ангар, где два автомобиля были установлены бок о бок на вибростендах с четырьмя отдельными опорами, по одной на колесо. Каждая из опор могла подниматься и опускаться в различных диапазонах перемещения и скорости, имитируя неровности дороги. Но, не удовлетворившись имеющейся программной технологией имитации дороги, в Bose разработали свою собственную. Проехав круг по настоящей дороге, изобилующей кочками, выбоинами и ямами, инженеры программно перенесли ее на стенды. Кроме того, они разработали для машины, оборудованной подвеской Bose, режим, имитирующий заводскую подвеску, с возможностью переключаться между ним и фирменным режимом Bose по нажатию кнопки.</strong></p> <p><strong>Двое из нас сели в машины, и инженеры запустили вибростенды. Сначала автомобиль с подвеской Bose был переведен в режим заводской подвески, и мы ощущали колебания, хоть и несильные, и раскачку машины можно было наблюдать в зеркала, расположенные снаружи автомобиля для наглядности. Другой LS 400, без подвески Bose, колебался абсолютно так же – мы «двигались» по одной и той же дороге. Затем инженер нажатием кнопки перевел подвеску Bose в ее нормальный режим – разница была ошеломляющей. В зеркала снаружи было хорошо видно, что колеса продолжают перемещаться вверх и вниз в такт колесам стандартного автомобиля рядом с нами, но кузов оставался настолько неподвижным, что в салоне можно было пить кофе, не пролив ни капли.
Джон ДиПьетро
Edmunds.com

Остальную часть презентации, тщательно составленной специалистами Bose, можно и нужно видеть своими глазами. Автомобиль преодолевает неровности, входит в повороты, разгоняется и тормозит – и все это без малейшего колебания кузова. Финальным аккордом в этом шоу был трюк, в котором автомобиль с подвеской Bose легко и плавно перепрыгивает деревянную планку, имитирующую препятствие, а затем «кланяется» вместе с водителем, вышедшим из машины. Эта часть, конечно была просто демонстрацией возможностей: инженеры не планировали подобную опцию в серийной реализации.

Но впечатление на зрителей этот прыжок производил исправно, начиная с 2004 года – ведь подобные презентации в Bose проводили не только для журналистов, но и для потенциальных партнеров, которые могли бы заинтересоваться их технологией.

Слишком смело для рынка

Но вот как раз с потенциальными партнерами ситуация складывалась не так ярко, как с разработкой и практической реализацией. Разумеется, главными целевыми потребителями своей технологии в Bose видели крупных производителей люксовых автомобилей – как спортивных, так и представительских. Ferrari, Jaguar, Mercedes, Honda и другие были заинтересованы в том, чтобы применять новую подвеску в своих автомобилях. Каждый, кто испытывал лично изобретение Bose, неизменно говорил, что это лучшая подвеска, которую он когда-либо видел. Но когда дело доходило до цифр, все с миной сожаления закрывали свои папки и отправлялись домой, чтобы «обдумать» предложение, которое не решился принять никто.

У меня нет сомнений в том, что эта технология может стать успешной на рынке. Но для этого требуется компания, которая интересуется чем-то большим, чем дизайн и лошадиные силы.
Амар Боуз (Amar Bose), 1929-2013

Помимо усложняющей автомобиль электрической обвязки на момент разработки стоимость некоторых компонентов была весьма высока, усложняя серийное производство и удорожая конечный продукт. К примеру, помимо микропроцессора «узким местом» были мощные неодимовые магниты, материал для производства которых был дорог. Но это было не главной проблемой: профессор Боуз был совершенно прав, предсказав, что в будущем стоимость этих компонентов снизится до приемлемой.

Но вот избавить систему от двух других недостатков оказалось не так легко, и первым из них стала масса конструкции. Целевой показатель увеличения веса автомобиля, по расчетам инженеров, составлял 90 килограммов – именно столько, почти центнер, должна была прибавить подвеска автомобиля с системой Bose по сравнению с обычной. Конечно, здесь рост неподрессоренной массы не оказывал никакого негативного влияния на плавность хода и устойчивость автомобиля – напротив, эти показатели вырастали до небывалых высот. Но вот ухудшение динамики и повышение расхода топлива исключить из уравнения не удавалось никак – а на фоне ужесточающихся уже тогда экологических норм и требований к снижению расхода топлива это было довольно важно. Ну а еще внедрение подвески от стороннего производителя без обширных испытаний, в том числе ресурсных, ни один автобренд, разумеется, позволить себе не мог. Интеграция системы Bose означала довольно серьезные инвестиции, которые в случае успеха оборачивались уникальным конкурентным преимуществом, но в случае неудачи не могли окупиться никоим образом.

Время шло, а уникальная технология так и оставалась в статусе «перспективной, но сложной в реализации». Эксперты сулили ей рыночный успех то в новом флагманском Cadillac, то в Audi A8, а некоторые даже полагали, что смелые французы увидят в ней будущее, сменив свой Hydractive на принципиально новую и более эффективную схему. Однако и по сей день ни одного соглашения с автопроизводителями заключено не было. Наработки Bose нашли свое серийное воплощение в другом продукте – сиденьях с системой амортизации Bose Ride, адресованных профессиональным водителям грузовых автомобилей. Но вот подвеска дальше «обкаточных» Lexus LS 400 не пошла…

От революции к эволюции

В 2013 году умер отец идеи электромагнитной подвески, профессор Амар Боуз, который больше всех верил в успех своего детища. Но успех к нему так и не пришел, и в конце 2017 года в Bose объявили о продаже своих наработок молодой компании ClearMotion. Но продажа не обозначила возрождения технологии под новым именем: текущий курс ClearMorion предполагает разработку подвески, сохраняющей классическую конструкцию с упругими элементами в виде пружин и амортизаторов. Упор в ней сделан на электрогидравлический модуль Activalve с электронным управлением, который является внешним элементом амортизатора и позволяет ускорить отклик гидравлической системы на дефекты дорожного полотна: амортизатор с ним сжимается и разжимается быстрее.

ClearMotion

Дальнейшее развитие системы предполагает сбор и анализ данных о рельефе дорожного полотна, их глобальное аккумулирование в облачных хранилищах и дальнейшее использование для «предугадывания» поведения подвески. Звучит революционно – но революционно по-современному, с привкусом стартапов, краудфандинга и Кремниевой долины. Да и конструкция получается куда сложнее, чем то, что предложил почти 30 лет назад профессор Амар Боуз.

история

Новые статьи

Статьи / Россия Самые популярные «серые» иномарки за 2-3 миллиона: выбор есть… пока! Неофициальные поставки обеспечили российскому рынку невиданный прежде ассортимент. В основном поставки идут из Китая, но и другие страны не забыты. Многочисленные фирмы и фирмочки готовы при… 228 0 1 20. 06.2023

Статьи / Авто и технологии Чем реже, тем лучше: как часто нужно менять моторное масло? Спор об оптимальном интервале замены моторного масла носит несколько религиозный оттенок: оппоненты часто обмениваются аргументами, основанными на личных убеждениях, опыте предков, субъектив… 9624 3 1 20.06.2023

Статьи / Популярные вопросы С какими неисправностями запрещено эксплуатировать автомобиль с 1 сентября 2023: полный список Пару лет назад мы подробно разбирались в том, с какими неисправностями запрещено эксплуатировать автомобиль. Уже тогда этот раздел ПДД ссылался на давно отмененные ГОСТы, и уже тогда в разр… 2513 0 4 19. 06.2023

Подвеска: рынок, новинки и перспективы

В списке узлов и компонентов транспортного средства, которые мы традиционно считаем само собой разумеющимися, автомобильная подвеска определенно находится на первых местах. Без нее любая, казалось бы, безобидная поездка по неровной улице потенциально могла бы привести к серьезному ухудшению (если не сказать больше) самочувствия водителя и пассажиров. Она же является и одной из самых динамично развивающихся систем в современном автомобилестроении. Что нового появилось на рынке с момента нашего последнего обзора по подвеске? Какие события произошли и куда движется инженерная мысль в этом сегменте? Обо всем этом читайте в нашей публикации.

Как прогнозирует Business Research Company, мировой рынок компонентов рулевого управления и подвески автомобилей увеличится с 90,91 млрд долларов в 2022 г. до 100,46 млрд долларов в 2023 г. при совокупном годовом темпе роста (CAGR) в 10,5%. К сожалению, украинский кризис подорвал шансы на быстрое восстановление мировой экономики после пандемии COVID-19, по крайней мере, в краткосрочной перспективе. Конфликт уже привел к экономическим санкциям в отношении нескольких стран, резкому росту цен на сырье и сбоям в цепочках поставок, вызвав инфляцию финансов, товаров и услуг и затронув многие рынки по всему миру. Тем не менее аналитики прогнозируют уверенное увеличение рынка компонентов рулевого управления и подвески автомобилей до 147,03 млрд долларов в 2027 г. при среднегодовом росте на 10,0%.

Ожидается, что все более и более широкое внедрение электромобильности в развитых странах и модернизация промышленности в странах с формирующейся рыночной экономикой будут стимулировать спрос на автомобильные системы подвески. Постоянно происходит внедрение различных технологических инноваций. Растущая интеграция датчиков и электроники в компоненты подвески привела к разработке различных усовершенствованных систем. Например, таких, как система непрерывного регулирования демпфирования (CDC), которая является одной из основных функций современных ходовых, оснащенных амортизаторами, использующими один или два электромагнитных клапана с электронным управлением. Это может оптимизировать демпфирование и еще больше улучшить ходовые качества автомобиля.

Система активной подвески обладает способностью непрерывно приспосабливаться к различным дорожным условиям, перенастраиваясь и адаптируясь. Кроме того, модернизированные датчики и микропроцессоры в системе активной подвески часто предоставляют информацию в режиме реального времени, благодаря чему она может мгновенно реагировать на нестабильность хода и обеспечивать превосходное ощущение дороги, безопасность, отзывчивость и управляемость автомобилем.

Следующим шагом будет внедрение предиктивных систем, которые, исходя из заложенного маршрута и топографической ориентации на местности, будут заранее корректировать свои настройки, чтобы подготовленное транспортное средство лучше преодолевало сложные участки пути и откровенные дефекты дорожного покрытия. Также они будут способствовать тому, чтобы, опять же предвосхищая изменение рельефа местности, приближение поворотов и т.д., самым оптимальным образом регулировать жесткость/мягкость, демпфирующую способность и проч. параметры для более безопасного и комфортного передвижения.

Производители автомобилей премиум-класса и класса люкс энергично интегрируют активные и полуактивные подвески в свои новые модели, меняя обычные традиционные системы. Эти детали нового поколения открывают значительные возможности для расширения рынка.

С другой стороны, надо понимать, что расширение рынка потребует дополнительных инвестиций в разработку. Так, например, автомобилестроителям и производителям систем подвески придется создавать новые решения для расширяющегося парка электромобилей, глобальные продажи которых набирают обороты из года в год. Кроме того, им придется адаптироваться и конкурировать, конструируя детали, используемые в моделях беспилотных автомобилей.

В связи с этим можно сказать, что одной из наиболее перспективных тенденцией в отрасли является разработка систем подвески с использованием технологии magnetic ride control (MRC или MagneRide) от General Motors (GM). Технология магнитных амортизаторов улучшает характеристики системы подвески и обеспечивает плавное вождение. В технологии используется жидкость с намагниченными частицами, действующая как амортизаторы с электронным управлением, которые реагируют на изменение условий движения и скорости в режиме реального времени, заставляя амортизаторы адаптироваться к изменяющейся местности. Такие амортизаторы, наряду с автомобильными датчиками, реагируют на рельеф каждые пять миллисекунд.

Основные события в сегменте за последние два года

В марте 2021 г. ThyssenKrupp начала расширять свое присутствие в Китае. Новая линия по выпуску амортизаторов в КНР строится на существующей производственной площадке ThyssenKrupp в Чанчжоу. Завод будет производить системы демпфирования с электронной регулировкой. Эти полуактивные амортизаторы используют датчики для измерения вибраций, распознавания ситуации опасного вождения и состояния автомобиля на протяжении всей поездки.

В мае 2022 г. Tenneco Inc объявила, что с 2023 модельного года Mercedes-AMG SL в сегменте роскошных родстеров будет оснащен двумя новейшими технологиями интеллектуальной подвески из линейки Monroe Intelligent Suspension. Новые модели будут предлагаться с полуактивной подвеской Tenneco CVSA2 или с интегрированной подвеской CVSA2/Kinetic.

В апреле 2021 г. Continental расширила ассортимент своей продукции амортизаторами пневматической подвески. Первоначально продукты стали доступны для моделей марок VW и Audi, включая Audi A8, Audi Q7 и VW Touareg.

С конца 2021 г. Apple работает над проектом Titan для разработки полностью автономных транспортных средств и получила патент от Управления по патентам и товарным знакам США на свою новую систему подвески, которая регулирует высоту кузова автомобиля путем подъема-опускания и блокирует его, когда человек входит в автомобиль или выходит из него.

В марте 2021 г. корпорация Mando заключила соглашение с Volkswagen Group о поставке 50 миллионов единиц систем подвески в рамках 10-летнего контракта. Сумма сделки составляет 1,25 млрд долларов, а эти системы будут использоваться в будущих моделях Volkswagen. Ежегодно компания обязуется отгружать до 6 млн шт. напрямую на европейский завод концерна.

В 2022 г. Jaguar Land Rover (JLR) объявил о выпуске нового Land Rover Defender 130 следующего модельного года. Defender 130 в стандартной комплектации оснащен системой интеллектуального полного привода Land Rover (iAWD) и восьмиступенчатой автоматической коробкой передач ZF. Он комплектуется «электронной пневматической подвеской с адаптивной динамикой» и усовершенствованной системой Terrain Response от Land Rover.

В 2022 г. Thyssenkrupp AG открыла новый технологический центр для глобальной разработки продуктов подвески для тяжелых транспортных средств в Сан-Паулу, Бразилия, управляемый подразделением Springs & Stabilizers. Thyssenkrupp имеет заводы по производству пружин и стабилизаторов в Сан-Паулу и Ибирите, которые производят пружины и стабилизаторы для транспортных средств различных размеров, таких как легковые автомобили, автобусы и грузовики.

В 2022 г. поставщик технологий для систем подвески KW Automotive приобрела подразделение технологий амортизации у AL-KO Group, чтобы расширить свой бизнес.

В 2022 г. итальянский производитель компонентов подвески для мотоциклов Marzocchi представил свою первую полностью активную подвеску для мотоциклов на Международной выставке мотоциклов и аксессуаров – 2021 в Италии.

В 2021 г. Tenneco завершила сделку по приобретению 90,5% акций Öhlins Intressenter AB, шведской технологической компании, которая разрабатывает системы и компоненты подвески премиум-класса для автомобильной промышленности и автоспорта.

Российский рынок

События на российском рынке деталей подвески в прошлом году развивались по хорошо известному профессиональному сообществу и, в общем-то, понятному сценарию. После февраля 2022 г. свою деятельность в стране приостановили все глобальные компании – производители автокомпонентов из Европы, Америки и Японии.

Момент истины наступал постепенно, но неуклонно. Приостановка деятельности перерастала в полное прощание с рынком в течение нескольких месяцев. Сначала эвакуировались американские бренды. В их числе были хорошо всем нам известные Moog, Delphi, Monroe и т.д. Потом пришла очередь европейцев. На родину вернулись Bilstein, febi, Lemforder, Meyle, Ruville и целый ряд других брендов.

При этом процесс миграции сопровождался постоянными колебаниями цены в достаточно широких границах. Зачастую запчасти именитых, премиальных фирм можно было купить по баснословно низкой цене, а стоимость бюджетников вдруг внезапно взлетала до небес.

Ближе к концу года ситуация стабилизировалась. Выйдя на максимальную маржу, какой, по некоторым оценкам, не было даже в самые лучшие годы развития рынка, импортеры и дистрибьюторы сформировали финансовый и складской резерв на случай неблагоприятных трендов. Никто не исключает резкого снижения обменного курса (более того – все его, в общем-то, ожидают в ближайшей перспективе), поэтому для дальнейшего выживания бизнесу была принципиально важна финансовая подушка, способная смягчить удары валютных курсов.

Последней на данный момент, кто официально объявил об уходе, стала KYB, покинувшая Россию в феврале 2023 г. Поэтому сегмент амортизаторов вообще остался без ключевых игроков, исторически занимавших на нем доминирующую долю. Впрочем, для рынка в целом это не стало трагедией. Большие или меньше по объему потери происходили и в других сегментах. Однако их с успехом занимали более гибкие и лояльные бренды, способные предложить качественную замену по адекватной стоимости. Причем не только российские, но и зарубежные. Среди них, конечно же, стоит назвать CTR, FEBEST, Parts-Mall и проч.

Таким образом, сегодня уже можно с полным правом и достаточно уверенно утверждать, что с внезапным вызовом рынок вполне благополучно справился. Поставки стабилизировались, логистика выровнялась, цены зафиксировали на некоем оптимально допустимом уровне, обеспечивая покупательский паритет и определенную гарантию на случай обвала рубля. Постепенно осваиваются новые бренды – это преимущественно собственные торговые марки дистрибьюторов. Другими словами, невосполнимой потерей уход глобальных брендов не стал. Хотя приобретение целого ряда наиболее высокотехнологичных позиций, особенно в области пневматической подвески, алюминиевых элементов подвески, управляющей демпфированием электроники и т.п., по-прежнему вызывает серьезные проблемы.

Гидровыравнивание от Vibracoustic

В последнее время обострилась потребность в более простых и доступных системах выравнивания кузова автомобиля, позволяющих сделать эту премиальную функцию доступной для небольших транспортных средств. Компания Vibracoustic разработала совершенно новую систему гидравлического выравнивания, которая обеспечивает преимущества регулировки высоты хода в новых сегментах рынка. Запатентованная система гидравлического выравнивания может быть адаптирована для установки на переднюю или заднюю ось и является экономичным решением для регулировки высоты автомобилей компакт-класса, включая электромобили самого малого размера. Кроме того, система также может помочь повысить энергоэффективность электромобилей и тем самым способствовать сокращению размера аккумуляторной батареи при сохранении того же запаса хода.

Полностью действующий прототип системы гидровыравнивания обеспечивает 40 мм хода на колесе, но может регулироваться в зависимости от потребности конкретного транспортного средства. При использовании в качестве установки на заднюю ось он может компенсировать нагрузку на багажник, обеспечить повышенный комфорт и поддерживать дорожный просвет для полностью загруженных автомобилей, регулировать так называемый «угол сваливания» для улучшения охлаждения аккумуляторов электромобилей или обеспечивать более удобное положение кузова для погрузочно-разгрузочных работ.

Применяемый как к передней, так и к задней оси, он может дополнительно регулировать дорожный просвет при проезде «лежачих полицейских» или опускать автомобиль при движении на высокой скорости, чтобы уменьшить лобовое сопротивление и увеличить запас хода.

В настоящее время пневматические пружины и сложные приводы являются единственными действующими решениями для выравнивания в автомобилях. Несмотря на свою исключительную эффективность, они, как правило, слишком сложны и дорогостоящи, чтобы устанавливать их на автомобили массового сегмента или компактных размеров. Гидравлическое выравнивание от Vibracoustic позволит производителям автомобилей использовать одноосные или двухосные системы регулировки высоты хода при значительно меньших затратах. Компания уже обсуждает предстоящие приложения с несколькими производителями автомобилей, включая совершенно новые модели электромобилей.

Ядром системы гидровыравнивания является гидравлический привод. Конструкция привода основана на технологии пневматической пружины. Он управляется специальным электронным блоком управления (ECU), включающим программное обеспечение, разработанное компанией Vibracoustic. Также в систему входят датчики высоты и блок питания (насос, бак, клапаны). Система обеспечивает скорость выравнивания 10 мм в секунду при работе с двумя углами, когда транспортное средство неподвижно. Прототип системы гидропривода подвески нового поколения был тщательно протестирован на долговечность и функциональность при установке в популярный европейский автомобиль C-сегмента.

Тестирование показало, что система гидравлического выравнивания в этой машине существенно улучшила показатели управляемости и комфорта загруженного транспортного средства. Испытанная в сложных дорожных условиях различной амплитуды и частоты, система значительно повысила комфорт на низких частотах до 15 Гц благодаря значительному снижению возбуждения, вызванного дорогой.

Напечатанные детали подвески

Специалисты Исследовательского института аддитивных производственных технологий Фраунгофера (IAPT) совместно с инженерами Fiat Chrysler Automobiles (FCA) разработали 3D-печатную деталь подвески для одного из спортивных автомобилей концерна.

Используя аддитивное производство, команда смогла интегрировать тормозной суппорт автомобиля в держатель, сделав его на 36% легче и более устойчивым к усталости. Учитывая, что сокращение составных частей тормозной системы, как было установлено, сокращает связанные с ней затраты и время изготовления, это может представлять собой первый шаг группы FCA к серийной 3D-печати компонентов автомобиля.

В настоящее время рассматриваемая система подвески состоит из двенадцати отдельных компонентов, включая ступицу, поворотный кулак, тормозной суппорт, гидравлику и теплозащитный экран. Изготовление этих деталей по отдельности перед их сборкой с использованием винтов, уплотнений и шайб, конечно же, является сложным, трудоемким и дорогостоящим процессом.

Используя оптимизацию топологии, группа инженеров разработала прототип системы, объединивший двенадцать компонентов узла в один консолидированный блок. Получившаяся бионически усовершенствованная конструкция весит, как уже было сказано, на 36% процентов меньше, чем оригинал, и отличается повышенной усталостной прочностью благодаря более прочной конструкции.

Более того, ударопрочные качества детали позволяют предположить, что она будет работать лучше, чем оригинал, с точки зрения шума, вибрации и жесткости (NVH). Кроме того, устранив слабые места нынешней подвески, инженеры считают, что их модуль может прослужить заметно дольше, что снизит неудобства, связанные с обслуживанием.

Хотя усовершенствованный компонент имеет очевидные преимущества для конечного использования, по словам Рубена Мейта из Фраунгофера, основная цель проекта заключалась в улучшении производственной стороны процесса.

Наряду с «первым в мире» напечатанным на 3D-принтере поворотным кулаком инженеры приняли участие в дальнейших совместных изысканиях, в ходе которых они переработали несколько дополнительных легких компонентов. В рамках своего исследования команда также рассмотрела материалы, обработку и обеспечение качества и в настоящее время изучает другие области, в которых применение аддитивных технологий также может быть полезным.

Активированный уголь, но не от отравления

Инновационная технология пневматических рессор, разработанная британским специалистом по материалам Carbon Air, для обеспечения более плавного хода использует любопытные свойства активированного угля. Как известно, одним из его ключевых преимуществ и собственно основной причиной, по которой он сегодня активно используется, является его высокая степень микропористости, значительно увеличивающая площадь поверхности и помогающая адсорбировать загрязняющие вещества или, если вы применяете его к суспензионной системе, молекулы воздуха.

Объясняя принцип, технический директор Carbon Air Джон Коукли сказал, что, когда активированный уголь добавляется в контейнер и воздух внутри находится под давлением, происходит «адсорбция», что позволяет контейнеру «удерживать» большую концентрацию молекул воздуха, чем такому же контейнеру без активированного угля. В результате вместо резкого роста давления по мере того, как воздух становится «плотнее», давление в контейнере нарастает постепенно. Это явление и положено в основу функционирования пневматических рессор, предлагаемых компанией.

Системы пневматической подвески уже давно используются в большегрузных транспортных средствах, таких как грузовики и автобусы, но в настоящее время они становятся все более популярными в пассажирских автомобилях. Однако оптимизация характеристик пневматических рессор, лежащих в основе этих систем, может потребовать некоторых сложных инженерных компромиссов. Дело в том, что пневморессоры обычно становятся очень жесткими при быстром воздействии. То есть сделать так, чтобы они были достаточно мягкими в динамических условиях (или при движении по неровным поверхностям), но не слишком мягкими в более статических, довольно проблематично.

Однако добавление активированного угля позволяет решить эту проблему, улучшая динамическую жесткость за счет сокращения роста давления внутри пневмы к концу ее хода и тем самым обеспечивая более линейную реакцию в динамическом режиме.

Технологией сразу заинтересовалась Audi и, приобретя на нее эксклюзивные права, уже использует на серийных A6 и A7.

Стекловолоконная пружина

Компания Rheinmetall разработала уникальную пружину подвески из стекловолокна. В сотрудничестве с OEM-производителем премиум-класса технологическая группа из Дюссельдорфа представила этот продукт публике в виде прототипа в середине прошлого года. Он стал результатом стартовавшего в 2021 г. проекта, направленного на повышение эффективности современных систем подвески.

Новые пружины из армированного стекловолокном пластика, по утверждению разработчиков, обеспечивают преимущество в неподрессоренной массе до 75% по сравнению с обычными стальными цилиндрическими пружинами. Это делает их особенно подходящими для электромобилей с оптимизированным запасом хода.

Детали подвески автомобиля и ремонт

Подвеска в автомобиль – первая линия защиты от выбоин, лежачих полицейских и дорожных обломки. Несмотря на сложную подвеску автомобиля, проблемы все же случаются. чем больше вы знаете о подвеске своего автомобиля, тем лучше вы будете оснащены управлять проблемами и избегать их по мере их возникновения.

Что такое автомобильная подвеска?

Подвеска автомобиля представляет собой систему, позволяющую чтобы автомобиль ехал плавно, удерживая дорогу, чтобы максимизировать качество езды. Если двигатель автомобиля работает хорошо, но водитель не может управление транспортным средством , указанный двигатель никогда не получает возможности выдавать какую-либо мощность. Обеспечение того, чтобы шины транспортного средства остаются в контакте с дорогой, создавая продуктивную трение — это то, для чего предназначена подвеска автомобиля.

Управление транспортным средством — это его способность безопасно маневрировать, разгоняться и тормозить. Подвеска также удерживает пассажирский салон, чтобы избавить тех, кто находится в автомобиле, от ощущения каждой неровности на дороге. Существует несколько различных типов систем подвески для легковых и грузовых автомобилей. Может быть полезно знать, какая подвеска у автомобиля. Основными компонентами системы автоматической подвески являются шины, пружины и амортизаторы.

Детали подвески автомобиля

Пружины

Пружины в система подвески – это то, что удерживает вес автомобиля на шинах и дорога. Со временем эти пружины могут начать провисать или ломаться, и их необходимо быть заменены. В подвеске автомобилей используются четыре типа пружинных систем. Это:

Винтовые пружины: Это тип пружин, с которыми большинство знакомы. Спиральная пружина представляет собой спиральный стержень, который расширяется и сжимается, чтобы поглотить энергию движения.
Листовые рессоры: Листовые рессоры представляют собой набор металлических стержней, связанных вместе петлями на концах. Петли соединены с шасси, а ось опирается на центр пружины. Эти типы пружин обычно используются для грузовиков и более крупных/тяжелых транспортных средств.
Торсионы: Это металлический стержень, прикрепленный к шасси с помощью торсионной шпонки, установленной перпендикулярно стержню. Торсионная шпонка создает рычаг, который оказывает сопротивление вертикальному движению колеса.
Пневматические амортизаторы: Пневматические амортизаторы используют сжатый воздух в цилиндрическом отсеке для поглощения вибрации и вертикального движения колес автомобиля.

В подвеске современных автомобилей в основном используются винтовые пружины. Средняя стоимость замены винтовых пружин составляет от 300 до 400 долларов.

Колеса проходят через вертикальные ускорение , когда они переезжают кочку или вступают в контакт с дырой в дорога. Без надлежащей пружинной системы колеса попадут в кочку или яму и это может привести к отрыву шин от поверхности дороги.

Когда колеса автомобиля съехать с дороги, водитель не имеет контроля над автомобилем. Пружины поглощают энергии вертикального ускорения, но у них нет возможности эту энергию рассеять. Для этого необходимы демпферы.

Не позволяйте ремонту подвески разорить ваш банк.

Защитите себя с помощью плана защиты DriveSmart уже сегодня!

Демпферы

A Демпфер компонент в системе подвески, который тянет кинетическую энергию, производимую пружинит и преобразует его. Без демпфирующего устройства пружина будет сжиматься и расширяться в ответ на неровный контакт с дорогой естественным образом. Это означает, что весной не сдерживается и будет свободно подпрыгивать и растягиваться до тех пор, пока кинетическая энергия не иссякнет. был использован. В такой ситуации автомобиль будет неконтролируемо подпрыгивать и трясется от каждой неровности, с которой сталкиваются его шины.

Амортизаторы

A Амортизатор представляет собой демпфирующее устройство, которое находится между осью колеса и рамой автомобиля. Когда пружины колеблются, удары поглощают нежелательную энергию пружин и преобразовать его во внутреннее давление. Амортизаторы заполнены жидкостью, которая продавливается через содержащиеся внутри клапаны, когда пружины сжимаются или растягиваются. Поршень внутри имеет крошечные отверстия, которые позволяют проталкивать гидравлическую жидкость. через очень медленно. Замедление поршня замедляет активность пружины и стабилизирует автомобиль.

Стойки

Стойки как шок амортизаторы, за исключением того, что они установлены внутри цилиндрической пружины. Автомобильная стойка служит демпфирующее устройство, а также обеспечивает структурную поддержку системы подвески.

Замена амортизаторов и стойки обычно стоят около 1500 долларов за полный комплект. Замена амортизатора или стойки по отдельности может стоить от 25 до 350 долларов . Это варьируется в зависимости от Тип автомобиля и качество приобретаемых запчастей.

Стабилизаторы

Также известен как стабилизаторы поперечной устойчивости или стабилизаторы поперечной устойчивости, стабилизаторы поперечной устойчивости в основном устанавливаются для удерживать автомобиль из на крутых поворотах через . Сам бар представляет собой металлический стержень, проходящий по всей длине ведущего моста; соединение левой и правые колеса. Когда колесо испытывает вертикальное движение, стабилизатор поперечной устойчивости перемещается движение к противоположному колесу, которое выравнивает автомобиль. Не все автомобили поставляются со стабилизаторами поперечной устойчивости, но их можно легко установить. Заменить или установка стабилизатора поперечной устойчивости будет стоить примерно 100 долларов за фактическую часть и около $60 за трудозатраты.

Амортизаторы и стойки

Амортизаторы и стойки аналогичны компонентам вашего подвеска автомобиля. Однако они не работают одинаково. потрясения поглощать энергию пружин, смягчающих вертикальное движение колесо к раме автомобиля. Стойки выполняют ту же функцию, а также поддерживают вес транспортного средства; а не просто диктовать распределение вес, как амортизаторы.

При ударах и стойках изнашиваются, это вызывает избыточную передачу веса автомобиля. Это означает шины не будут должным образом сцепляться с дорогой и отрицательно скажутся на управляемости и торможение.

Соединительная тяга и ее наконечники

Соединительная тяга является важная часть рулевого механизма в любом транспортном средстве. Он состоит из внутренний конец рулевой тяги и внешний конец рулевой тяги. Наружный наконечник рулевой позволяет регулировать длину рулевой тяги. Эта настройка необходима для установки сход-развал колес. Наконечники поперечной рулевой тяги регулярно изнашиваются и могут отрицательно сказаться на подвесная система. Когда наконечники рулевых тяг изнашиваются, они ослабевают и ударяются рулевого управления и управления транспортным средством. Если неисправный наконечник рулевой тяги не заменить быстро, это будет вредно для выравнивания передней части и вызовет переднюю часть проблемы с подвеской.

Если транспортное средство тянет к влево или вправо во время движения, это может быть проблема с наконечником поперечной рулевой тяги. Если автомобиль трясется, вибрирует или испытывает люфт и не реагирует рулевого управления, это также симптомы плохой рулевой тяги. Если рулевая тяга перестала работать полностью, водитель полностью потеряет контроль над автомобилем. Стоимость замены плохая рулевая тяга стоит от 70 до 200 долларов.

Подшипник колеса

Подшипник колеса является важным компонентом правильной работы колес. Подшипниковая система представляет собой набор стальных шариков, независимо катящихся внутри металлического кольца внутри ступицы колеса. Ступица находится на конце полуоси и удерживает болты с проушинами, необходимые для крепления шины к автомобилю. Колесные подшипники обеспечивают плавное вращение колес и шин; со скоростью и минимальным трением.

Скрежет в колеса являются наиболее очевидным признаком неисправного ступичного подшипника. Обратите пристальное внимание на шум подшипников колес, особенно если шум становится громче по мере движения автомобиля ускоряется. Замена ступичного подшипника не слишком распространена; подшипники должны длиться довольно долго. Тем не менее, важно решить проблему с быстро, так как проблемы с ступичным подшипником могут быть серьезной проблемой безопасности. Если транспортное средство тянет (отклоняется влево или вправо), это может означать, что колесо подшипники пришли в негодность. Стоимость замены ступичного подшипника обычно между 300 и 430 долларов .

Шаровой шарнир и шпиндель

Система подвески должен двигаться с дорогой под ним. Без шаровых шарниров , управление рычаги, соединенные со шпинделем, не имели бы точки поворота, из которой можно было бы двигаться. Шпиндель соединен с верхним и нижним рычагами управления и является центральная точка, вокруг которой вращается колесо и ротор. Шаровые шарниры и рулевая тяга оба конца позволяют колесам направлять автомобиль при движении вверх и вниз с дорога. Симптомами плохой шаровой опоры могут быть непостоянство рулевого управления и лязг. звуки при проезде неровностей дороги; а также скрипеть или скрипеть шумы при повороте. Стоимость замены шаровой опоры на автомобиле различаться в зависимости от модели автомобиля; поставив ценовую категорию между 200 долларов и 1000 долларов.

Проблемы с подвеской автомобиля

Подвеска автомобиля требует много злоупотреблений. Езда по плохой дороге или беспорядочное вождение могут привести к износ подвесной системы. Такой износ неизбежен, но признавая симптомы проблем с подвеской автомобиля гарантируют, что водитель может оставаться впереди катастрофа. Ниже приведены некоторые явные признаки проблемы с подвеской:

Тяга автомобиля: Если автомобиль самостоятельно отклоняется влево или вправо во время движения, это может быть признаком неисправности подвески, колеса проблема развал-схождения или проблема износа протектора шины.
Проседание автомобиля на определенном повороте: Когда это наблюдается, обычно проблема связана с подвеской, касающейся определенного компонента под провисшей частью автомобиля. Это облегчает обнаружение проблемы. Лучше всего проверить шину под провисающей точкой в автомобиле, чтобы убедиться, что она правильно накачана.
Провалы передней части при торможении: Поскольку в большинстве автомобилей двигатель расположен в передней части, это утяжеляет переднюю часть. Если амортизаторы или стойки в передней части автомобиля изношены, они будут менее способны выдерживать ожидание.
Амортизаторы замаслены или замаслены: Если амортизаторы или стойки замаслены, возможно, они пропускают жидкость, необходимую для правильной работы. В этом случае их необходимо будет заменить.
Автомобиль сильно подпрыгивает: Если автомобиль продолжает подпрыгивать после наезда на неровность или выбоину на дороге, это явный признак проблемы с подвеской. Виновником в этом случае обычно являются изношенные амортизаторы или поврежденная листовая рессора под автомобилем.

Предварительное обслуживание включено

Узнать цену

Замена масла, тормозов, аккумуляторов и многое другое!

Ремонт подвески автомобиля

При ремонте подвески многие компоненты приходится заменять, а не ремонтировать. Положительным аспектом этого будет сокращение затрат на оплату труда. Работа над неисправной деталью занимает больше времени, чем простая ее замена. Вот некоторые общие детали подвески, которые обычно необходимо заменять:

Рычаги управления: Это петли, которые крепят колеса к раме. Рычаги управления также соединяют колеса с рулевым механизмом. Если рычаг управления погнут и нуждается в замене, стоимость обычно составляет от 115 до 315 долларов США .
Втулки: Втулки представляют собой резиновые и/или металлические детали, которые соединяют такие детали, как рулевые тяги и рычаги управления, с соответствующими компонентами. Когда они изнашиваются, у автомобиля возникают проблемы с управляемостью, и шины изнашиваются быстрее. Замена втулок может стоить от От 250 до 425 долларов после учета затрат на оплату труда.
Развал-схождение: Развал-схождение зависит от подвески и наоборот. Выбоины и крупный дорожный мусор могут привести к смещению колес, и их потребуется переустановить. Развал-схождение двух колес будет стоить от 50 до 75 долларов , а полное выравнивание четырех колес будет стоить от 100 до 150 долларов .

Почему важен ремонт подвески автомобиля

Когда кто-то управляет транспортным средством, очевидно, что самой важной заботой является безопасность. Исправная система подвески позволяет водителю уверенно управлять автомобилем, поскольку ее основная цель — удерживать автомобиль на дороге. Регулярные проверки подвески подтвердят, что шины будут оставаться в контакте с дорогой под ними и что автомобиль будет управляться правильно и предсказуемо.

Любые признаки проблем с подвеской должны быть исследованы профессионалом, чтобы избежать нежелательных и потенциально опасных проблем с работой автомобиля. План Drivesmart Elite распространяется на полную систему подвески автомобиля. Ремонт или замена таких вещей, как втулки, подшипники, шаровые шарниры, шпиндели, торсионы и многое другое, может быть простым; бесплатно или с минимальными затратами благодаря покрытию Drivesmart Elite.

Автомобильная подвеска — MATLAB и Simulink

Открытая модель

В этом примере показано, как смоделировать упрощенную модель полуавтомобиля, включающую независимую переднюю и заднюю вертикальную подвеску. Модель также включает степени свободы шага и отскока тела. Пример обеспечивает описание модели, чтобы показать, как симуляция может использоваться, чтобы исследовать характеристики езды. Вы можете использовать эту модель в сочетании с симуляцией трансмиссии, чтобы исследовать продольное перемешивание, возникающее в результате изменений в настройке дроссельной заслонки.

Анализ и физика

Схема свободного кузова полувагона модели

На иллюстрации показаны смоделированные характеристики полувагона. Передняя и задняя подвески моделируются как пружинно-амортизирующие системы. Более подробная модель будет включать модель шины и нелинейности демпфера, такие как демпфирование, зависящее от скорости (с большим демпфированием при отскоке, чем при сжатии). Кузов автомобиля имеет степени свободы по тангажу и отскоку. В модели они представлены четырьмя состояниями: вертикальное смещение, вертикальная скорость, угловое смещение по тангажу и угловая скорость по тангажу. Полная модель с шестью степенями свободы может быть реализована с использованием блоков векторной алгебры для выполнения преобразований осей и расчетов силы/смещения/скорости. Уравнение 1 описывает влияние передней подвески на отскок (т. е. вертикальную степень свободы):

где:

9000 2

Уравнения 2 описывают шаг моменты из-за подвески.

где:

Уравнения 3 разрешают силы и моменты, приводящие к движению тела, согласно второму закону Ньютона:

где:

Модель

Чтобы открыть модель, введите sldemo_suspn 902 60 в командном окне MATLAB®.

Диаграмма верхнего уровня модели подвески

Модель подвески имеет два входа, и оба блока ввода выделены синим цветом на диаграмме модели. Первый ввод — высота дороги. Ступенчатый ввод здесь соответствует движению транспортного средства по дорожному полотну со ступенчатым изменением высоты. Второй вход представляет собой горизонтальную силу, действующую через центр колес, возникающую в результате маневров торможения или ускорения. Этот вход появляется только как момент относительно оси тангажа, потому что продольное движение тела не моделируется.

Модель пружины/демпфера, используемая в подсистемах FrontSuspension и RearSuspension

Подсистема пружины/демпфера, которая моделирует переднюю и заднюю подвески, показана выше. Щелкните правой кнопкой мыши блок Front/Rear Suspension и выберите Mask > Look Under Mask , чтобы увидеть подсистему передней/задней подвески. Подсистемы подвески используются для моделирования уравнений 1-3. Уравнения реализованы непосредственно в диаграмме Simulink® посредством прямого использования блоков Gain и Summation.

Различия между передней и задней частью учитываются следующим образом. Поскольку подсистема представляет собой маскированный блок, для каждого экземпляра можно ввести разные наборы данных ( L , K и C ). Кроме того, L считается декартовой координатой x, отрицательной или положительной по отношению к началу координат или центру тяжести. Так, Kf , Cf и -Lf используются для блока передней подвески, тогда как Для блока задней подвески используются Kr , Cr и Lr .

`Запустить моделирование`

Чтобы запустить эту модель, на вкладке Simulation щелкните Run . Начальные условия загружаются в рабочее пространство модели из файла sldemo_suspdat.m . Чтобы увидеть содержимое рабочего пространства модели, в Редакторе Simulink на вкладке Modeling под Design выберите Model Explorer . В обозревателе моделей просмотрите содержимое sldemo_suspn модель и выберите «Рабочее пространство модели». Загрузка начальных условий в рабочую область модели предотвращает любые случайные изменения параметров и поддерживает чистоту рабочей области MATLAB.

Обратите внимание, что модель записывает соответствующие данные в рабочее пространство MATLAB в структуре данных с именем sldemo_suspn_output . Введите имя структуры, чтобы увидеть, какие данные она содержит.

Результаты моделирования

Результаты моделирования показаны выше.

Разное