nowoczesne systemy zawieszenia pojazdów samochodowych i ich metody badań

2. Systemy zawieszeń

rolę elementów sprężynowych w konwencjonalnych zawieszeniach pełnią zazwyczaj sprężyny śrubowe (rzadziej drążki skrętne i resory piórowe) . Element ten ma stałą charakterystykę sprężyny. Niezależny rodzaj zawieszenia-rozpórka McPhersona pokazana jest na Rys. 1.

aby sprostać coraz bardziej wymagającym wymaganiom, współczesne systemy zawieszenia samochodowego stały się w rzeczywistości bardzo złożonymi jednostkami mechatronicznymi, które umożliwiają zmianę parametrów systemów wibroizolacyjnych. Elementy uruchamiające umożliwiają regulację parametrów związanych np. z sztywnością w określonym zakresie wartości., Przykładem takiego rozwiązania jest dodatkowa Strefa systemu zawieszenia hydroaktywnego, którą można sprzęgać lub rozłączać z hydraulicznym zawieszeniem danej osi pojazdu. Jednak najbardziej typowe rozwiązanie polega na zmianie parametrów tłumienia. Można zaobserwować ciągłą ewolucję półaktywnych, aktywnych i adaptacyjnych układów zawieszenia (rys. 2). W przeciwieństwie do pasywnych systemów zawieszenia, wszystkie wyżej wymienione typy umożliwiają dostosowanie parametrów zawieszenia do indywidualnych warunków drogowych i stylów jazdy., Układy sterowania zawieszeniem dostosowują charakterystykę elementów sprężystych i tłumiących do wcześniej ustalonych kryteriów, takich jak na przykład tryby jazdy comfort lub sport.

zastosowanie różnych rozwiązań konstrukcyjnych zawieszenia wpływa na wiele istotnych parametrów, z których jednym jest system swobodna częstotliwość drgań., W przypadku układu z klasycznym pasywnym zawieszeniem mechanicznym (sprężyną), swobodna częstotliwość drgań układu zmniejsza się wraz ze wzrostem obciążenia. W pneumatycznych układach zawieszenia (sprężyny o stałej objętości gazu) również częstotliwość maleje wraz ze wzrostem obciążenia w układzie wyposażonym w taką sprężynę, jednak nie tak znacząco jak w układzie, o którym mowa – rys. 3.

w układach zawieszenia Mechanicznego wraz ze wzrostem obciążenia wzrasta statyczna ściskalność elementu sprężystego, podczas gdy w przypadku całkowitego obciążenia zakres dostępnego skoku koła po ściśnięciu jest zmniejszany (patrz Rys. 4), co jest jedną z najbardziej znaczących wad podobnych systemów zawieszenia., Dlatego w systemach zawieszenia typu sprężynowego zazwyczaj wymagane jest uzyskanie cech progresywnych, co uzyskuje się poprzez odpowiednie rozwiązania konstrukcyjne (dwie równoległe sprężyny itp.).

aby móc sterować i generować siły w układzie składającym się z zawieszenia pojazdu samochodowego, należy zastosować skomplikowane algorytmy sterowania (zasady sterowania, takie jak np. SkyHook, które optymalizują parametry tłumienia do kryterium redukcji prędkości dla mas sprężynowych)., Ograniczeniem tych rozwiązań jest opóźnienie czasowe (bezwładność) elementów uruchamiających system mechatroniczny.

wśród najbardziej zaawansowanych rozwiązań stosowanych w aktywnych układach zawieszenia należy wyróżnić MPCD (Model Predictive Controller), którego algorytm sterowania wykorzystuje informacje o Profilu drogi (specjalne czujniki umożliwiają kalibrację profilu drogi przed pojazdem), a tego rodzaju informacje umożliwiają z odpowiednim wyprzedzeniem obliczanie i dopasowanie parametrów układu zawieszenia do funkcji wejściowej.

rozwiązania sterowalne są zazwyczaj oparte na systemach mechatronicznych, które kontrolują pracę amortyzatorów o regulowanych właściwościach (amortyzatory wyposażone w zawór regulacyjny regulujący przepływ płynu przez tzw. obejścia lub wykorzystujące płyn magnetoreologiczny)., Rozwiązanie polegające na zastosowaniu układów zawieszenia o regulowanych parametrach nie zwiększa znacząco złożoności mechanicznego układu zawieszenia (amortyzatora, sprężyny i ramion zawieszenia). Przykładami takiego rozwiązania są amortyzatory:

• Sachs CDC (Continuous Damping Control), znany również jako Skyhook lub IDS i stosowany w samochodach takich marek jak WV, BMW, GM, Opel, Fiat, Porsche, Ferrari, Maserati., Rozwiązanie to oparte jest na elektronicznym systemie regulowanego tłumienia drgań za pomocą amortyzatorów wyposażonych w dwa zawory elektromagnetyczne (zapewniające oddzielną kontrolę sprężania i napięcia).

• Bilstein ADS (Adaptive Damping Control) – rozwiązanie stosowane przez Mercedes-Benz w modelach takich jak S, E, CLS oraz SL, CL, SLK. Opiera się również na elektronicznym systemie regulowanego tłumienia drgań za pomocą amortyzatorów z zaworami elektromagnetycznymi.

• Monroe CES (Continuously Controlled Electronic Suspension) – znany również jako Four-C i stosowany w Volvo S60R / V70R i S80., Rozwiązanie to opiera się również na elektronicznym systemie regulowanego tłumienia drgań z amortyzatorami wyposażonymi w zawory elektromagnetyczne.

• Delphi MagnetiRide-rozwiązanie potocznie określane jako magnetyczne sterowanie jazdą i stosowane w samochodach produkowanych przez koncern GM, a także w Chevrolecie Corvette. Opiera się na wykorzystaniu właściwości płynu magnetoreologicznego. Pod wpływem pola magnetycznego układ dostosowuje swoje właściwości fizyczne, umożliwiając tym samym regulację parametrów tłumienia amortyzatora w czasie krótszym niż 1 ms., Zamiast zaworu elektromagnetycznego, rozwiązanie to zawiera zestaw kanałów o odpowiedniej średnicy służących do zasilania płynu magnetoreologicznego. Kontrola pracy amortyzatora nie jest skomplikowana, ponieważ zależność między siłą tłumienia a wartością natężenia prądu generującego pole magnetyczne jest w rzeczywistości liniowa. Zakres zmian jest znacznie duży i umożliwia generowanie siły 14 razy większej niż generowana w Warunkach zerowego zasilania.

• Kayaba DRC (Dynamic Ride Control) – rozwiązanie stosowane w Audi RS6 Quattro., Opiera się na hydraulicznym sprzężeniu pomiędzy amortyzatorami poszczególnych kół i zaworami, które kontrolują przepływ płynu.

• amortyzatory PDC (Pneumatic Damping Control) stosowane w Audi Allroad. Rozwiązanie to znane jest ze specyficznej konstrukcji przy założeniu, że parametry regulacji sprężyny zawieszenia pneumatycznego odpowiadają charakterystyce amortyzatora. Ciśnienie powietrza sprężyny zawieszenia reguluje ustawienia dedykowanego zaworu PDC zainstalowanego w amortyzatorze.,

istnieją również jeszcze bardziej rozbudowane systemy, wykorzystujące rozwiązania oparte na układach pneumatycznych lub hydraulicznych. Pneumatyczne systemy zawieszenia montowane są w takich modelach samochodów jak:

• Jaguar XJ wyposażony w system CATS (Computer Active Technology Suspension). Mercedes-Benz modele E I S wyposażone w system zawieszenia AIRmatic,

• Volkswagen Phanteon z systemem 4CL.

w powyższych rozwiązaniach sprężyna stałej objętości gazu (umożliwiająca regulację prześwitu pojazdu zarówno podczas jazdy, jak i na postoju) współpracuje z amortyzatorami o regulowanej charakterystyce tłumienia.,

masa gazu w sprężynach gazowych stosowanych w hydropneumatycznych układach zawieszenia montowanych w pojazdach osobowych jest stała. Rozwiązanie to stosowane było głównie przez Citroena w takich modelach jak:

• BX, XM, Xantia oraz opcjonalnie w C5 I C6.

te systemy zawieszenia wykorzystują sprężyny o stałej masie gazowej współpracujące z siłownikami hydraulicznymi. Elementy układu zawieszenia hydraulicznego z regulacją ciśnienia umożliwiają regulację wartości luzu pojazdu.