Наша сеть партнеров Banwar
Рис. Delphi
Примеры конструктивных решений для амортизаторов MagneRide
Полуактивные подвески предназначены для повышения комфорта и безопасности вождения с помощью мехатронных приводов и систем управления процессором.
Подобные решения все чаще используются в качестве стандартного оборудования для автомобилей высшего класса и опционально для среднего класса. С технической точки зрения такие системы требуются:
- регулировка интенсивности демпфирования и, следовательно, количества рассеянной энергии вертикальных вибраций автомобиля, в зависимости от дорожных условий, в режиме реального времени, для получения желаемых характеристик автомобиля (например, концепции: skyhook - набор для комфорта и изоляции кузова от дороги или сурка - применяется за чрезвычайно спортивные характеристики подвески);
- минимальное энергопотребление - в основном за счет элементов, контролирующих характеристики подвески в режиме реального времени;
- умеренная сложность конструкции и затраты на ее строительство, особенно по сравнению с полностью активными системами.
В свою очередь, полуактивный амортизатор сам по себе должен характеризоваться:
- соответствующий диапазон демпфирующих сил для обеспечения требуемого уровня во всех условиях, предусмотренных алгоритмом управления;
- быстрая реакция (соответствующее изменение характеристик в ответ на полученный контрольный сигнал);
- повторяемость и стабильность характеристик в данных условиях работы и по мере увеличения пробега автомобиля.
Эти требования обычно реализуются электромеханическими и гидравлическими системами, выполненными по технологии пропорциональных клапанов, с программируемым микропроцессорным контроллером. Следствием этого является высокая степень сложности конструкции и производственного процесса, что также может снизить надежность системы. Система, разработанная Delphi, в значительной степени устраняет эти неудобства, являясь своего рода революцией в разработке полуактивных суспензий.
Рис. Принцип действия амортизатора с магнитореологической жидкостью
Строительные предположения - инновация решений
Амортизатор MagneRide ™ (в дальнейшем называемый аббревиатурой MR) имеет конструкцию, отличную от конструкции обычно используемых амортизаторов с электромагнитными клапанами. Его механическая часть, отвечающая за генерацию демпфирующих сил, представляет собой поршень с каналами постоянной геометрии (без подвижных элементов клапана) и со встроенной катушкой, излучающей электромагнитные поля. Ключевым элементом является магнитореологическая жидкость, то есть суспензия ферромагнитных частиц в синтетическом масле. Его физические свойства изменяются в зависимости от воздействующего на него магнитного поля. Если магнитное поле отсутствует, жидкость ведет себя как ньютоновская жидкость (вязкая), аналогично другим типичным маслам, в то время как в магнитном поле она проявляет свойства, типичные для пластично-вязкой жидкости, описываемой моделью Бингхэма (изменение свойств происходит за время 1 мс).
Гидравлическое сопротивление магнитореологической жидкости увеличивается с увеличением напряженности магнитного поля. Таким образом, зависимость демпфирующих сил от величины электрического тока, генерирующего электромагнитное поле, практически линейна, что значительно облегчает управление амортизатором. Диапазон демпфирующих сил (то есть отношение максимальной силы с приложенным электромагнитным полем к силе, создаваемой в отсутствие поля) достигает 14: 1 при скорости поршневого штока 0,3 м / с, не опускаясь ниже 6: 1 в диапазоне скоростей поршневого штока от 0 до 1 м / с.
Инновация решения заключается в управлении демпфированием путем изменения свойств рабочего тела, а не путем дросселирования его потока (по принципу, аналогичному тому, который используется в пассивных амортизаторах) с помощью электромеханических клапанных элементов.
Система также включает в себя: контроллер, 4 датчика отклонения подвески и переключатель, который позволяет водителю выбирать тип характеристики демпфирования (спортивный или комфортный). Это особенность подвески MR. Сигналы от датчиков также используются для управления: ускорением, скоростью, углом поворота рулевого колеса, системой привода и торможения, а также системами управления динамикой (ESC, ABS и т. Д.).
Преимущества системы
Система MagneRide ™ характеризуется широким диапазоном достижимых характеристик демпфирования, особенно в диапазоне низких скоростей вертикальных движений подвески. Вторым важным свойством системы является ее короткое время отклика. И петля алгоритма управления, и реакция амортизатора на импульс управления длится всего одну миллисекунду.
В крайнем случае, когда демпфирующие силы должны возрасти от минимума до максимума, 100% желаемой демпфирующей силы получается в течение нескольких миллисекунд.
Рис.: Система управления MagneRide
Благодаря этим функциям система позволяет повысить комфорт вождения при одновременном улучшении контакта колес с дорогой в широком диапазоне изменений характеристик, вызванных различными типами поверхностей и переменными скоростями движения. Это также повышает устойчивость автомобиля при движении на крутых поворотах. Кроме того, это дает водителю возможность переключать подвеску со спортивного на комфортный и наоборот.
Другие преимущества:
- низкое энергопотребление (20 Вт для одного амортизатора и не более 100 Вт для всей системы),
- повышенная надежность по сравнению с системами, использующими электромеханические клапаны (отсутствие движущихся частей внутри амортизатора, более точное повторение операций, выполняемых в массовом производстве, благодаря несложной геометрии и небольшому количеству взаимодействующих элементов.
Совместимость с системами стабилизации устойчивости позволяет использовать их сигналы, а также вклад контроля демпфирования в амортизаторы при работе систем, отвечающих за динамику всего автомобиля.
С точки зрения количества места, занимаемого в транспортном средстве, амортизаторы MR сравнимы с их традиционными (пассивными) аналогами и в то же время имеют меньшую массу, чем системы с клапанами и менее сложными деталями механически. Однако жидкость MR обладает гораздо большей удельной массой по сравнению со стандартным маслом для амортизаторов.
Долговечность и надежность
Характер используемой среды (суспензия с частицами железа) позволяет внутренним элементам амортизатора соответствовать повышенным требованиям в отношении долговечности и особенно устойчивости к абразивному износу. Это относится, в частности, к скользящим элементам и крышкам других взаимодействующих поверхностей, а также к уплотнениям. Первый должен характеризоваться повышенной твердостью и низким коэффициентом трения, а второй - устойчивостью к агрессивному воздействию металлических частиц.
Основным веществом магнитореологической жидкости является стабильная жидкость, устойчивая к ухудшению ее свойств в широком диапазоне температур. Запатентованные добавки улучшают функциональность и долговечность жидкости, поскольку обладают антиокислительными и антифрикционными свойствами и т. Д.
Текущий уровень развития конструкции и качество используемых материалов обеспечивают эффективную работу амортизаторов MagneRide ™ на протяжении примерно 200 000 км пробега автомобиля. Это было проверено в лаборатории в ходе ускоренных испытаний на долговечность и мониторинга сервисных данных из дилерских сетей.
приложений
Научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы, связанные с этой инновационной системой, начались в начале 1990-х годов. Первые продукты серии были использованы в моделях Cadilac Seville и Chevrolet Corvette C5 с 2002 по 2003 год. В настоящее время в системе MR используются несколько ведущих мировых производителей автомобилей: Audi (TT, R8), General Motors (Chevrolet Corvette C6, Cadillac DTS, STS и CTS-V, Holden HSV, Buick Lucerne), Ferrari (599GTB), Honda (Acura MDX) ). На дорогах всего мира есть более 275 000 транспортных средств. транспортные средства, оснащенные системой MR.
Направления развития
Delphi, как производитель систем MR, проводит дальнейшие научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы, направленные на устранение существующих недостатков и в то же время на повышение их функциональности. Эта работа касается оптимизации:
- свойства жидкости (долговечность, диапазон рабочих температур, увеличение эффекта МР, снижение себестоимости);
- компоненты амортизатора (снижение нежелательного трения, повышение долговечности);
- Реакция амортизатора на условия работы подвески (увеличение диапазона демпфирующих сил, сокращение времени срабатывания - также в случае сбоя питания, эволюция алгоритма управления).
В то же время в сотрудничестве с производителями автомобилей, которые решили использовать систему MagneRide ™ в моделях, дебютирующих в ближайшие несколько лет, ведется работа по оптимальной настройке исполнительных механизмов системы, то есть амортизаторов и системы управления, для проектируемого автомобиля и многосторонних лабораторных и дорожных испытаний. , проверяя долговечность и надежность конструкции.
Вскоре мы увидим инновационные амортизаторы MR в последующих брендах и моделях автомобилей, в том числе в более популярных легковых автомобилях и внедорожниках.
С начала следующего года технология MagneRide получит дальнейшее развитие у нового владельца завода в Кросно (BeijingWest Industries Co., Ltd.), продолжая действующие контракты, а технические аспекты проектов останутся под контролем специалистов Delphi.
Рис. Модели автомобилей, оснащенных системой MagneRide
Славомир Дзержек
Менеджер отдела проектирования амортизаторов и подвесных модулей Технического центра BWI Group в Кракове (ранее Delphi)