Адаптивная регулируемая подвеска avs тойота. Активная подвеска автомобиля от BMW, Opel и других

Тема: адаптивная подвеска

Пример: Toyota Land Cruiser Prado

Для современного внедорожника активная подвеска — не престижная опция, а насущная необходимость. Если соблюсти терминологическую точность, то большинство современных подвесок со словом Active в названии следует относить к полуактивным. Работа активной системы не основывается на энергии взаимодействия колес с дорогой. К примеру, гидравлическая активная подвеска, предложенная Колином Чепменом, основателем Lotus, регулировала высоту каждого колеса с помощью гидроцилиндров и индивидуальных высокоскоростных насосов. Отслеживая малейшие изменения положения кузова с помощью датчиков, машина заблаговременно поднимала или выставляла «лапы». Подвеска была испытана на автомобиле Lotus Excel 1985 года, но в серию не пошла из-за чрезвычайной сложности и энергетической прожорливости.

Более элегантное решение было опробовано на вездеходе HMMWV. Электромагнитная подвеска ECASS представляет собой четыре соленоида, каждый из которых толкает колесо вниз или же позволяет ему подняться вверх. Прелесть ECASS заключается в рекуперации энергии: при «сжатии» соленоид работает как генератор, запасая энергию в аккумуляторной батарее. Несмотря на успех эксперимента, ECASS так и останется концептуальной разработкой — для серийного производства технология слишком сложна.

Полуактивная подвеска строится по традиционной схеме. Упругими элементами выступают рессоры, пружины, торсионы или пневмоцилиндры. Электроника управляет характеристиками амортизаторов, за доли секунды делая их более мягкими или жесткими. Компьютер поочередно открывает или закрывает клапаны в гидравлической системе. Чем меньше отверстия, через которые проходит жидкость внутри амортизатора, тем сильнее он демпфирует колебания подвески.

Гидравлический оркестр

Внедорожник Toyota LC Prado оснащается регулируемой адаптивной подвеской AVS (Adaptive Variable Suspension), позволяющей водителю выбрать режим работы: мягкий Comfort, средний Normal или жесткий Sport. В каждом из трех диапазонов компьютер постоянно меняет характеристики каждого амортизатора. Система реагирует на приказы электроники за 2,5 мс. Это значит, что на скорости 60 км/ч характеристики подвески полностью меняются через каждые 25 см пути. Подвеска работает в тесном взаимодействии с системой стабилизации курсовой устойчивости. Их общие датчики сообщают компьютеру о развитии скольжения или стремлении кузова перевернуться.

Большим внедорожникам адаптивная подвеска жизненно необходима. На серьезном бездорожье джипу нужны большие ходы подвесок, а значит, мягкие пружины. Чтобы не спасовать на скоростной трассе, высокому автомобилю, напротив, необходимы жесткие настройки.

На задней оси LC Prado установлены пневмоцилиндры, позволяющие водителю выбирать высоту автомобиля. На неровной дороге автомобиль можно приподнять на 4 см над задней осью, увеличив дорожный просвет (режим Hi). Чтобы облегчить посадку или погрузку, машину можно опустить на 3 см (режим Lo). Режим Hi предназначен для движения на малых скоростях, при достижении 30 км/ч автомобиль автоматически перейдет в Normal.

Однако регулировка клиренса — не главная задача пневмоцилиндров. Во‑первых, газ, находящийся внутри них, имеет более ярко выраженную прогрессивную характеристику, нежели стальная пружина, и на небольших ходах подвеска работает намного мягче.

Во-вторых, пневмоцилиндры автоматически компенсируют загрузку автомобиля, всегда поддерживая одинаковый дорожный просвет.

Инженеры Toyota отказались и от традиционного компромисса в области настройки стабилизаторов поперечной устойчивости, применив систему кинетической стабилизации подвески KDDS. Каждый стабилизатор LC Prado соединен с рамой посредством гидроцилиндра. Цилиндры соединены в единый гидравлический контур. Пока жидкость свободно циркулирует внутри контура, стабилизаторы практически не работают. В таком режиме подвеска демонстрирует максимальный ход, необходимый на бездорожье. В скоростных поворотах клапаны перекрывают гидравлический контур, жестко связывая стабилизаторы с кузовом и препятствуя крену. На прямой гидроаккумулятор, включенный в контур, помогает подвеске скрадывать мелкие неровности дороги.

Адаптивная подвеска, как и любая другая система подрессоривания, представляет собой совокупность узлов и механизмов, которые обеспечивают комфорт и безопасность передвижения водителя и пассажиров. От качества подвески зависят управляемость и устойчивость автомобиля, а также срок службы других узлов и механизмов. Поэтому все чаще автолюбители делают выбор в пользу регулируемой подвески, которая подстраивается под любой тип дорожной поверхности.

Принцип работы

Адаптивной подвеской называют такой тип подвески, которая автоматически изменяет свои характеристики (адаптируется) во время движения. Сразу отметим, что активная подвеска – это общее определение, а адаптивная система подрессоривания является ее разновидностью.

Общий вид адаптивной подвески

Для успешной работы системе необходимо собрать информацию о текущих условиях движения автомобиля – этим занимаются различные датчики и сенсоры. В анализируемую информацию входят тип дорожной поверхности, положение кузова, параметры движения, стиль управления автомобилем и другие данные (зависит от разновидности адаптивного шасси). Далее в работу вступает электронный блок управления, который за доли секунды анализирует данные, полученные от датчиков, и отправляет управляющие сигналы на исполнительные устройства – активные стойки и стабилизаторы поперечной устойчивости. В результате механизм мгновенно подстраивается под конкретные условия.

В случае получения команды от блока ручного управления подвеской система подрессоривания начнет адаптироваться под выбранный водителем режим. Обычно используется три режима работы подвески: нормальный, комфортный и спортивный.

Элементы адаптивной подвески

Адаптивная подвеска обычно включает в себя следующие элементы:

• электронный блок управления подвеской;
• регулируемые стабилизаторы поперечной устойчивости;
• активные (регулируемые) стойки амортизаторов;
• датчики (ускорения кузова, неровной дороги, дорожного просвета и другие).

Автопроизводители могут применять различные системы подрессоривания, при этом их общий принцип действия всегда одинаков.

Электронный блок управления

Электронный блок управления – элемент системы, управляющий режимами работы подвески. Данный элемент анализирует информацию с датчиков либо получает сигнал от блока ручного управления, которым управляет водитель. Соответственно, в первом случае корректировка происходит автоматически, а во втором – в ручном режиме.

Данный элемент меняет степень своей жесткости по сигналу от блока управления. включаются в работу при маневрировании автомобиля. Адаптивная подвеска использует этот компонент для уменьшения крена кузова автомобиля. Современные системы управления подвеской получают, анализируют и отправляют сигналы к исполняющим механизмам за миллисекунды. Это позволяет мгновенно менять настройки подвески.

Активные (регулируемые) стойки амортизаторов

Этот элемент оперативно реагирует на тип дорожного покрытия и режим движения автомобиля, изменяя степень жесткости системы подрессоривания. Различают активные стойки амортизаторов с электромагнитным клапаном, а также с магнитно-реологической жидкостью. Первый вид стоек изменяет жесткость подвески с помощью электромагнитного клапана, который имеет переменное сечение. Само сечение меняется в зависимости от напряжения, которое подает электронный блок управления. Второй вид активных стоек амортизаторов заполнен специальной жидкостью, которая изменяет вязкость за счет воздействия электромагнитного поля. Сопротивление прохождению жидкости через клапана амортизатора увеличивает жесткость подвески.

Датчики

Датчики адаптивной подвески – это устройства, предназначенные для измерения различных величин и отправки информации в электронный блок управления. Датчик ускорения кузова постоянно оценивает качество дороги и срабатывает при раскачке кузова автомобиля. Датчик неровной дороги реагирует на неровности дорожной поверхности, отправляя сигнал при вертикальных колебаниях. Благодаря этому сенсору электронный блок управления своевременно «узнает» о прохождении неровности. Датчик положения кузова связывается с системой управления при различных маневрах автомобиля (ускорении, торможении), когда задняя часть автомобиля становится ниже передней и наоборот.

Основные отличия

Стандартная подвеска, которая устанавливается на бюджетные автомобили, ограничена в своих возможностях: она обеспечивает машине хорошую управляемость на трассе либо комфорт на неровной дороге. Адаптивная подвеска имеет два главных отличия от стандартной – это приспосабливание к текущему дорожному покрытию и стилю вождения. Это подвеска нового уровня, представляющая собой систему со множеством датчиков и активных механизмов. При движении на автомобиле с адаптивной подвеской водитель может и не заметить изменение качества дороги.

Данный тип регулируемой подвески нельзя назвать инновацией, так как эта сложная конструкция устанавливается на автомобили не первый год. Однако совсем недавно автопроизводителям удалось сделать ее компактнее, при этом увеличив функционал.
Усовершенствование этой части автомобиля также позволило уменьшить крен кузова и улучшить маневренность.

Преимущества и недостатки

Преимущества адаптивной подвески:

• лучшие ходовые качества автомобиля;
• комфорт и безопасность водителя и пассажиров при движении.

Главный недостаток адаптивной системы подрессоривания — ее цена. Ее наличие может на порядок увеличить изначальную стоимость автомобиля. При этом владельцы машины с таким типом подвески должны помнить, что в дальнейшем увеличится и стоимость ее обслуживания.

Применение

Наибольшее распространение получили адаптивные подвески с электромагнитным клапаном в активных стойках амортизаторов. Такая совокупность механизмов устанавливается на автомобилях Opel, Volkswagen, Toyota, Mercedes-Benz. Шасси с магнитно-реологической жидкостью большой популярностью не пользуется. Его можно обнаружить на автомобилях Audi, Cadillac и Chevrolet.

Производители активных подвесок не стоят на месте. Они комбинируют все имеющиеся варианты с целью улучшить их характеристики, а также уменьшить размер и массу. Главная задача – добиться уникальных настроек в каждый момент времени для каждого отдельного колеса. Это позволит поднять комфорт и безопасность еще на одну ступень, а также улучшить управляемость и устойчивость автомобиля.

Кто беден, тот и глуп.
Японская поговорка

Включить блокировки, перевести «раздатку» в пониженный ряд, чуть тронуть педаль газа. Новейший Land Cruiser Prado c 4-литровым бензиновым мотором и пневматической задней подвеской не торопясь и с достоинством вползает в глубокую, раскатанную по осени колею, щедро припорошённую снегом...

Что почем

Знаете, бывает так, что всё совпадает. Долгожданный выезд на тест-драйв, великолепный автомобиль и идеально подходящая ему погода. Всё совпало. Ну, по поводу погоды вы сами всё видите по фотографиям, а по поводу машины позвольте вас слегка просветить.

По десятибальной я бы поставил машине 7-8 баллов. Но нужно помнить, что это субъективная оценка - исходя из моих личных предпочтений. В целом машина хорошая - хотя лично мне немного не хватает динамики. Но она очень комфортная и это настоящий «проходимец»! Для своего назначения машина очень хороша, тем более, что цена приемлемая. Но как следующий свой автомобиль я бы рассматривать Прадо не стал, по крайней мене, пока - к японским машинам ещё не нашел подход, хотя у них есть ряд бесспорных преимуществ - качество, цена, надёжность.

Адаптивная подвеска (другое наименование полуактивная подвеска ) – разновидность активной подвески, в которой степень демпфирования амортизаторов изменяется в зависимости от состояния дорожного покрытия, параметров движения и запросов водителя. Под степенью демпфирования понимается быстрота затухания колебаний, которая зависит от сопротивления амортизаторов и величины подрессоренных масс. В современных конструкциях адаптивной подвески используется два способа регулирования степени демпфирования амортизаторов:

• с помощью электромагнитных клапанов;
• с помощью магнитно-реологической жидкости.

При регулировании с помощью электромагнитного регулировочного клапана изменяется его проходное сечение в зависимости от величины воздействующего тока. Чем больше ток, тем меньше проходное сечение клапана и соответственно выше степень демпфирования амортизатора (жесткая подвеска).

С другой стороны, чем меньше ток, тем больше проходное сечение клапана, ниже степень демпфирования (мягкая подвеска). Регулировочный клапан устанавливается на каждый амортизатор и может располагаться внутри или снаружи амортизатора.

Амортизаторы с электромагнитными регулировочными клапанами используются в конструкции следующих адаптивных подвесок:

Магнитно-реологическая жидкость включает металлические частицы, которые при воздействии магнитного поля выстраиваются вдоль его линий. В амортизаторе, заполненном магнитно-реологической жидкостью, отсутствуют традиционные клапаны. Вместо них в поршне имеются каналы, через которые свободно проходит жидкость. В поршень также встроены электромагнитные катушки. При подаче на катушки напряжения частицы магнитно-реологической жидкости выстраиваются по линиям магнитного поля и создают сопротивление движению жидкости по каналам, чем достигается увеличение степени демпфирования (жесткости подвески).

Магнитно-реологическая жидкость используется в конструкции адаптивной подвески значительно реже:

• MagneRide от General Motors (автомобили Cadillac, Chevrolet);
• Magnetic Ride от Audi.

Регулирование степени демпфирования амортизаторов обеспечивает электронная система управления, которая включает входные устройства, блок управления и исполнительные устройства.

В работе системы управления адаптивной подвески используются следующие входные устройства: датчики дорожного просвета и ускорения кузова , переключатель режимов работы.

С помощью переключателя режимов работы производится настройка степени демпфирования адаптивной подвески. Датчик дорожного просвета фиксирует величину хода подвески на сжатие и на отбой. Датчик ускорения кузова определяет ускорение кузова автомобиля в вертикальной плоскости. Количество и номенклатура датчиков различается в зависимости от конструкции адаптивной подвески. Например, в подвеске DCC от Volkswagen устанавливается два датчика дорожного просвета и два датчика ускорения кузова впереди автомобиля и по одному - сзади.

Сигналы от датчиков поступают в электронный блок управления, где в соответствии с заложенной программой происходит их обработка и формирование управляющих сигналов на исполнительные устройства – регулировочные электромагнитные клапаны или электромагнитные катушки. В работе блок управления адаптивной подвески взаимодействует с различными системами автомобиля: усилителем рулевого управления , системой управления двигателем , автоматической коробкой передач и другими.

В конструкции адаптивной подвески обычно предусмотрено три режима работы: нормальный, спортивный и комфортный.

Режимы выбираются водителем в зависимости от потребности. В каждом режиме осуществляется автоматическое регулирование степени демпфирования амортизаторов в пределах установленной параметрической характеристики.

Показания датчиков ускорения кузова характеризуют качество дорожного покрытия. Чем больше неровностей на дороге, тем активнее раскачивается кузов автомобиля. В соответствии с этим система управления настраивает степень демпфирования амортизаторов.

Датчики дорожного просвета отслеживают текущую ситуацию при движении автомобиля: торможение, ускорение, поворот. При торможении передняя часть автомобиля опускается ниже задней, при ускорении – наоборот. Для обеспечения горизонтального положения кузова регулируемая степень демпфирования передних и задних амортизаторов будет различаться. При повороте автомобиля вследствие инерционной силы одна из сторон всегда оказывается выше другой. В данном случае система управления адаптивной подвески раздельно регулирует правые и левые амортизаторы, чем достигается устойчивость при повороте.

Таким образом, на основании сигналов датчиков блок управления формирует управляющие сигналы для каждого амортизатора в отдельности, что позволяет обеспечить максимальную комфортность и безопасность для каждого из выбранных режимов.

Адаптивная подвеска (полуактивная подвеска) - представляет собой разновидность подвески активного типа. Степень демпфирования установленных в ней амортизаторов изменяется, исходя из состояния дорожного полотна, манеры вождения и предпочтения водителя. Уровень демпфирования подразумевает скорость затухания возникающих в процессе работы амортизатора колебаний. Этот показатель зависит от величины сопротивления и показателей подрессоренных масс.

В современной адаптивной подвеске применяются два метода регулировки уровня демпфирования амортизаторов:

• с помощью электромагнитных клапанов;
• с помощью магнитно-реологической жидкости.

Первый метод основан на изменении проходного сечения клапана. Оно изменяется в зависимости от подаваемого напряжения. Чем выше напряжение, тем меньше становится пропускная способность клапана - соответственно увеличивается и жесткость амортизатора. Если напряжение снижается, пропускная способность уменьшается.

Амортизаторы с подобными электромагнитными клапанами устанавливаются в различных видах подвесок, вот некоторые из них:

• Adaptive Chassis Control, DCC от Volkswagen;
• Adaptive Damping System, ADS от Mersedes-Benz (в составе пневматической подвески Airmatic Dual Control);
• Adaptive Variable Suspension, AVS от Toyota;
• Continuous Damping Control, CDS от Opel;
• Electronic Damper Control, EDC от BMW (в составе активной подвески Adaptive Drive).

Второй метод изменения степени демпфирования подразумевает использование магнитно-реологическую жидкость. Ее частицы при воздействии магнитного поля выстраиваются в линию. Амортизаторы, внутри которых находится такая жидкость, не имеют клапанов. Их функцию выполняют специальные электромагнитные катушки, расположенные внутри поршня. На поршне имеются канавки, сквозь которые в обычном состоянии свободно проходит жидкость. При подаче тока на катушки, жидкость создает определенное сопротивление и для перемещения поршня требуется большее усилие. Таким образом и увеличивается степень демпфирования (жесткость подвески).

Подобная конструкция используется в адаптивной подвеске следующих типов:

• MagneRide от General Motors (автомобили Cadillac, Chevrolet);
• Magnetic Ride от Audi.

Управление степенью изменения показателей демпфирования происходит с помощью блока управления, датчиков и ряда исполнительных устройств.

В группу датчиков входят: датчик уровня дорожного просвета, ускорения кузова и переключатель изменения режимов жесткости подвески.

Датчики отправляют сигналы в блок управления, после чего происходит их обработка. В соответствии с заложенной программой на исполнительные устройства поступают необходимые команды. В своей работе, блок управления изменением степени жесткости подвески взаимодействует со многими системами авто: гидроусилителем, системой управления двигателем, автоматической коробкой передач .

Адаптивная подвеска традиционно имеет три режима работы: комфортный, нормальный и спортивный.

В зависимости от дорожных условий и предпочтений водителя, он может самостоятельно устанавливать желаемый режим. В соответствии с выбранным режимом, блок управления придерживается заданной программы, которая хранит в себе необходимые данные о степени демпфирования амортизаторов.

Датчик ускорения определяет качество дорожного полотна и если на дороге много неровностей, вызывающих качание кузова, то система автоматически подстраивает нужную величину демпфирования.

Особое влияние на работу систему оказывает датчик дорожного просвета. Так, например, при торможении уменьшается просвет передней части автомобиля, а при ускорении, напротив задней части. Аналогичные изменения в дорожном просвете происходят при выполнении поворотов, когда кузов наклоняется в противоположную от поворота сторону.

Таким образом, адаптивная подвеска обеспечивает максимальный уровень комфорта в любой ситуации.