Гідравлічна підвіска транспортного засобу
Гідравлічна підвіска - вид активної підвіски, що забезпечує регулювання рівня кузова відносно дороги та адаптуватися до мінливих умов навантаження при русі за рахунок застосування гідравлічних пружних елементів.
Гарантує комфорт, стабільність і безпеку транспортного засобу під час руху. Вона укомплектовується особливими деталями конічної форми. Від звичайних амортизаторів гідравлічна підвіска відрізняються тим, що елементи заповнені спеціальним маслом. Також на кожній деталі є кулясті гідроакумулятори.
Зміст
Підвіски
Підвіска автомобіля, або система підресорювання — сукупність деталей, вузлів і механізмів, які грають роль сполучної ланки між кузовом автомобіля і дорогою.А також призначені для зменшення динамічних навантажень під час руху по нерівностях дороги, що забезпечують передачу всіх сил і моментів, що діють між колесами і кузовом.
Функції підвіски:
З'єднує колеса або нерозрізні мости з несівною системою автомобіля;
Передає на несівну систему сили і моменти, що виникають при взаємодії коліс з дорогою;
Забезпечує необхідну плавність ходу та характер переміщення коліс відносно кузова.
Головні елементи підвіски:
- Амортизатори
- Напрямні елементи
- Пружні елементи
Основні види підвісок:
- Залежні
- Незалежні
- Активна підвіска
Загальна інформація
Активні підвіски розділяють на два основні класи:
- чисто активні підвіски.
- адаптивні (напівактивні підвіски).
Активні підвіски, використовуючи певний тип приводу піднімають і опускають шасі незалежно на кожному колесі з врахуванням багатьох факторів, що випливають з якості дорожнього покриття, орієнтації кузова автомобіля у просторі, швидкості й прискорень руху та налаштувань системи керування підвіскою з боку водія.
Адаптивні підвіски лише змінюють ступінь демпфування амортизатора, щоб відповідати змінному стану дорожнього покриття чи динаміці руху.
Рис. 1 Структурна схема активної підвіски
Активна підвіска включає в себе: гідравлічні, пневматичні та гідропневматичні системи.
Гідропневматична підвіска - використовується гідропневматичний пружній елемент, який дозволяє змінювати жорсткість і висоту кузова в залежності від умов руху і вибору водія. Роботу підвіски забезпечує гідравлічний привод високого тиску. Керування гідросистемою здійснюється за допомогою електромагнітних клапанів. Сучасною конструкцією гідропневматичної підвіски є система «Hydractive» третього покоління, яка встановлюється на автомобілі Citroën. Також «Computer Active Technology Suspension» (CATS) від Jaguar є поєднанням у найкращому співвідношенні комфортності їзди та можливостей ручного керування на основі аналізу дорожніх умов та здійсненням щосекунди до 3000 коригувань параметрів налаштувань підвіски через електронне керування амортизаторами.
Пневматична підвіска - використовується пневматичний пружний елемент . Він забезпечує регулювання висоти кузова відносно поверхні дороги. Тиск в пневматичних пружних елементах створюється за допомогою пневмостанції, що включає електродвигун з компресором. Для зміни жорсткості підвіски використовуються амортизатори з регульованим ступенем демпфування. Такий підхід реалізовано у пневматичній підвісці «Airmatic Dual Control» від Mercedes-Benz, у якій застосована адаптивна система «Adaptive Damping System».
Гідравлічна система
Активна підвіска на базі гідроприводу реалізує свою роботу з використанням гідравлічних сервомеханізмів. Гідравлічний тиск у сервоприводи подається за допомогою радіально-поршневого гідравлічного насоса високого тиску. Датчики постійно контролюють коливання корпуса авто і стан руху транспортного засобу, безперервно постачаючи комп'ютеру нові дані. Комп'ютер після отримання і обробки даних керує гідравлічними сервоприводами, що встановлені поруч з кожним колесом. Майже миттєво, регульована сервоприводами підвіска створює зустрічні зусилля, що протидіють коливанням та нахилам автомобіля, які виникають під час його руху та маневрів.
Система виконує самовирівнювання та зміни дорожнього просвіту, остання з яких пов'язана із швидкістю руху транспортного засобу з точки зору покращення його аеродинаміки на великих швидкостях.Активна підвіска з регульованими пружними елементами є універсальнішою, оскільки дозволяє підтримувати певну висоту кузова та жорсткість підвіски. З іншого боку така підвіска має складнішу конструкцію (використовується окремий привід для регулювання пружних елементів), тому і вартість її набагато вища. Як пружний елемент в активній підвісці використовуються традиційні пружини, а також пневматичні і гідропневматичні пружні елементи.
Гідравлічна підвіска
В гідропідвісці замість амортизаторів використовуються гідростійки або гідропідйомники з великим робочим ходом. На кожній стійці присутні особливі шари або гідросфери, які виконують роль пружин.
Найбільш поширеними конструкціями підвісок активного типу є:
− Adaptive Damping System (ADS), Agility Control, Airmatik Dual Control (ADC), Active Body Control (ABC), Magic Body Control – Mercedes-Benz;
− Adaptive Variable Suspension (AVS), ECASS, KDDS – Toyota;
− Adaptive Chassis Control (DCC) – Volkswagen;
− FlexRide, Interactive Driving System (IDS) – Opel;
− Electronic Damper Control (EDC), Adaptive Drive, Dynamic Drive (BMW);
− Continuous Damping Control (CDS) – Ford; − активна підвіска від Bose.
Гідравлічна підвіска Active Body Control (ABC)
Чіткі особливості активної гідравлічної підвіски можна побачити у автовиробника Mercedes: Гідравлічна підвіска Active Body Control. Активна підвіска Active Body Control (ABC) стала однією із найдосконаліших активних гідравлічних підвісок у світі. ABC забезпечує оптимальну динаміку та комфорт за рахунок автоматичної адаптації налаштувань підвіски до тієї чи іншої дорожньої ситуації.
У підвісці «Active Body Control» (ABC) від Mercedes-Benz жорсткість пружини змінюється за допомогою гідравлічного привода, який забезпечує нагнітання оливи під високим тиском в амортизаторну стійку. Керування гідроциліндрами амортизаторних стійок здійснює електронна система, яка містить до півтора десятка різних датчиків (положення кузова, поздовжнього, поперечного і вертикального прискорень, швидкості руху тощо), блока керування та виконавчих пристроїв — електромагнітних клапанів.
Система АВС практично повністю виключає крени кузова при різних умовах руху (зміна напряму руху, пришвидшення, гальмування), а також регулює положення кузова за висотою (опускає автомобіль на 11 мм при швидкості понад 60 км/год).
Інші технічні рішення: В окремий сегмент виділяють конструкції підвісок активного типу, в яких можна змінювати жорсткість стабілізатора, що відповідає за поперечну стійкість. Якщо рух здійснюється прямолінійно, даний стабілізатор вимикається, внаслідок чого зростають ходи підвіски, значно краще йде робота з нерівностями, що призводить до підвищення плавності і комфортності. При різкій зміні напрямки руху або при повороті жорсткість стабілізаторів зростає пропорційно діючим силам і запобігає можливість появи кренів кузова. Одне з найбільш конструктивно цікавих рішень активної підвіски реалізує на своїх машинах компанія Hyundai. Активна система керування геометрією підвіски дає можливість керувати довжиною важелів, застосовуваних у підвісці, за рахунок чого стає можливо змінювати сходження задньої пари коліс. Щоб змінювати довжину важеля застосовується електричний привід. При маневруванні на малій швидкості і прямолінійному русі система ставить саме мале сходження. При поворотах на великій швидкості і активному перестроюванні між рядами сходження задніх коліс збільшується. Автомобіль отримує кращу стійкість і підвищену керованість. Дана система розроблена для взаємодії з системою, що управляє курсовою стійкістю.
Гідравлічна активна підвіска Active Body Control безпосередньо на автомобілі представлена на рисунку
Пристрій гідравлічної підвіски
1. Радіально-поршневий насос
2. Резервуар масла
3. Резервуар тиску задньої осі
4. Охолоджувач масла
5. Резервуар тиску передньої осі
6. Передня опора стійки амортизатора
7. Задня опора стійки амортизатора
8. Блок живлення клапана скидання тиску
9. Демпфер пульсацій
10. Резервуар тиску зворотнього потоку
11. Front bleeder screw
12. Rear bleeder screw
13. Блок клапана передньої осі
14. Блок клапана задньої осі
Принцип роботи
Мікропроцесор для аналізу тієї чи іншої дорожньої ситуації оцінює сигнали від датчиків поперечного, повздовжнього та вертикального прискорення кузова та датчиків тиску в кожній амортизатор ній стійці. Рівень кузова вимірюють датчики, розташовані на важелях передньої та задньої вісі. Для попередження коливань кузову в гідравлічні циліндри амортизаційних стійок подається або відводиться мастило. При цьому змінюється висота верхніх опор стійок, а кузов залишається на попередньому рівні.
Гідравлічний насос системи ABC, встановлений на двигун, створює в системі тиск мастила до 200 бар. Завдяки тиску в системі та вбудованим гідроакумуляторам система ABC за частки секунди може зреагувати на виникнення коливань кузова. Встановлені в електрогідравлічних блоках запірні клапани запобігають опусканню кузова під час стоянки. Ефективна система охолодження та запасу мастила доповнює досконалість гідравлічної конструкції системи. Слід відмітити що ресурс даної активної підвіски складає приблизно 400 – 500 тис. км, але й вона не є вічною.
Сфери застосування
Гідравлічна підвіска застосовується не тільки у звичайних авто для комфорту пасажирів а й для спеціальної техніки: вантажівок, сільськогосподарської техніки, автобусів, платформ для перевезень.
Також гідравлічна підвіска використовується лоурайдерами для змагань, піднімаючи каркас авто з допомогою гідроелементів.
Переваги
Гідравлічна підвіска відрізняється довговічністю. І якщо пневматична система може прослужити до 150 тисяч кілометрів, то гідравліка - 400 км. Також така підвіска забезпечує найкращу плавність ходу при будь-яких умовах. Вона м'якше поводиться на ямах, ніж пневматична. Також є можливість регулювати дорожній просвіт автомобіля, не виходячи з салону.Міняти кліренс можна на будь-якій швидкості і навіть поворотах. Що є можливим у третьому поколінні системи Hydractive.
Недоліки
Головний недолік - це масло. Ця рідина застосовується не тільки в підвісці, але і в гальмівній системі і гідропідсилювачі керма. Тому, якщо відбувається витік, абощо, будуть несправні усі три системи
Також варто відзначити дорожнечу технічного обслуговування. Власне, через це багато сучасних автовиробників і припинили оснащувати свої автомобілі гідравлічною підвіскою.
