Электромагнитная подвеска автомобиля: устройство, принцип работы, установка

Подвеска – важнейший элемент любого автомобиля. Именно этот узел обеспечивает связь между кузовом машины и дорогой. Подвеска обеспечивает много задач. Это не только обеспечение комфортных условий для передвижения водителя и пассажиров. От ее типа и состояния зависит манёвренность автомобиля, управляемость и безопасность в целом. Сейчас существует множество разновидностей ходовых частей. Обычно на легковых автомобилях используют независимую подвеску с гидравлическими амортизаторами и винтовыми пружинами. Количество и форма рычагов могут меняться (а иногда сзади стоит цельная балка). Но сегодня мы поговорим о совершенно другой, инновационной электромагнитной подвеске автомобиля.

Стоит отметить, что явление электромагнитного поля было изучено еще со времен Фарадея и Максвелла. Однако в автомобилестроении его начали осваивать лишь в 80-х годах прошлого века.

Функции

Какие функции выполняет электромагнитная подвеска? В первую очередь это соединение несущего элемента автомобиля (кузова) с колесами и дорогой. Следующая функция – это восприятие и передача на несущую систему сил, возникающих при взаимодействии колёс с дорожным покрытием. Таким образом, она обеспечивает плавность хода автомобилю. Специалисты отмечают, что в отличие от классической подвески, электромагнитная более качественно поглощает неровности.

Устройство электромагнитной подвески

Она состоит из двух компонентов:

• Упругие составляющие. Их задача – воспринимать ударные нагрузки в вертикальной плоскости и передавать их далее на гасящие элементы.
• Направляющие. Они служат для восприятия продольных и боковых ударов.
• Амортизаторы. Являются неким демпфером, который сглаживает все удары от подвески. На обычных подвесках может идти в сборе с упругой пружиной (так называемая стойка МакФерсона).

В чем отличие электромагнитной подвески от обычной? Главный фактор – это электродвигатель.

Он может выступать в роли демпфирующего и упругого элемента одновременно. В случае же с классической подвеской каждый элемент отвечает за свою функцию – рычаги перемещают колесо в вертикальном направлении, амортизатор гасит колебания, а пружина поддерживает необходимый клиренс и упругость ходовой части. На электромагнитной подвеске вместо амортизатора предусмотрен тот самый электродвигатель, управляющийся микроконтроллером. Такая схема устройства позволяет обеспечить автомобилю высокий уровень управляемости, устойчивости и комфортабельности.

Как работает?

Принцип работы электромагнитной подвески заключается в зависимости магнитного и электрического поля (то есть используется принцип электромагнетизма). Вся система управляется при помощи бортового компьютера, который ежесекундно считывает показания с колес и на каждое посылает соответствующий сигнал. Демпфирующие свойства обеспечиваются благодаря маленькому двигателю, который размещен на каждом из колес автомобиля.

Специалисты говорят, что устройство электромагнитной подвески значительно проще классической. Ведь здесь нет рабочих жидкостей, лишних сайлентблоков и пружин. Однако установка электромагнитной подвески – дорогое удовольствие. Ведь идея реализована не до конца и практиковалась только на испытательных полигонах.

Преимущества

Специалисты отмечают целый ряд преимуществ данной подвески:

• Надежность. В конструкции нет лишних элементов – гашение колебаний производится за счет электромагнитной индукции, без каких-либо пружин и гидравлических амортизаторов.
• Безопасность. «Лексус ЛС», который был взят в качестве опытного образца, практически не кренился в поворотах. Более того, при резком торможении передние подушки автоматически выравнивали кузов в горизонтальном положении. Это исключает возможность заноса и аварийной ситуации.
  
• Комфорт. За счет применения умного компьютера машина могла заранее предугадывать неровности. Таким образом, ход подвески был максимальным, а кузов оставался в горизонтальном положении. Машина не раскачивалась на ямах и сохраняла свою траекторию движения.
• Экономичность. В любой момент водитель может перевести подвеску в механический режим работы. Таким образом, при обратном ходе электромагнита будет вырабатываться электроэнергия.

Производители

Существует всего три компании, которые занимаются производством электромагнитных подвесок:

• SKF.
• «Дэлфи».
• «Боуз».

Об особенностях каждой из них – далее в нашей статье.

SKF

Эта подвеска разработана в Швеции. Отличается простой конструкцией и надежностью. Система состоит из двух электромагнитов. Когда машина двигается на скорости, блок управления анализирует показания с датчиков колес и изменяет текучесть демпфирующего компонента. Таким образом обеспечивается высокая плавность хода подвески. Кстати, в ходовой части SKF имеются и пружины – на случай если блок управления перестанет подавать сигналы на электродвигатель. Также винтовые пружины способствуют защите от проседания кузова при длительной стоянке автомобиля.

«Дэлфи»

Эта ходовая часть состоит из однотрубных амортизаторов. Каждый из них установлен на своем колесе. Амортизатор заполнен рабочим веществом с магнитными составляющими и самим электромагнитом. Вещество заполняет около 30 процентов всего объема амортизатора. Магнитные части имеют размер до 10 микрон. Для исключения риска слива магнитного вещества в конструкции имеется специальное покрытие. Головка поршня – это электромагнит. Он соединен с бортовым компьютером, который подает сигналы после сбора данных с датчиков.

Как работает подвеска «Дэлфи»? Принцип работы основан на упорядочении магнитных частиц вещества. Они выстраиваются в определённом порядке, благодаря чему меняется вязкость всей жидкости. Так обеспечивается ход амортизатора при наезде на неровность.

Основной плюс подвески «Дэлфи» - отзывчивость. Система реагирует на запрос от компьютера в 10 раз быстрее, чем аналоги с электромагнитными клапанами. Также «Дэлфи» отличается низким энергопотреблением благодаря 20-ваттной мощности. Подвеска универсальна и может ставиться на разную платформу автомобиля. В случае если прекратится подача сигнала на компьютер, система перейдет в режим гидравлики и будет работать как классический амортизатор.

«Боуз»

Разработана в 80 году американским профессором Амаром Боузом. Именно он производил расчеты и определял наилучшие параметры для инновационной автомобильной подвески. Корпорация «Боуз» стала лидером в разработке электромагнитных подвесок. Система в ходе испытаний показала наилучшие результаты, которые не сравнить с конкурентами. Так, линейный электродвигатель мог работать не только как упругий, но и как демпфирующий элемент. Постоянные магниты закреплены на штоке. Они производят возвратно-поступательные движения по всей длине статора. Это позволяет не только мягко поглощать неровности, но и улучшить управление автомобилем. Именно подвеска «Боуз» могла программироваться так, чтобы на момент выполнения маневра задействовалось соответствующее колесо.

Также эта ходовая часть могла работать в качестве электрогенератора. Так, во время движения автомобиля по неровностям все колебания конвертировались в электроэнергию. Она собиралась в аккумуляторных батареях и могла использоваться для дальнейшей работы подвески.

Среди недостатков стоит отметить высокую сложность системы. Для ее качественной работы нужно специальное программное обеспечение. Оно до сих пор находится в стадии разработки.

Почему широко не распространена электромагнитная подвеска?

Установить себе на автомобиль такую систему хотят многие автомобилисты. Но проблема в том, что разработка изучена не до конца. За годы работ так и не удалось воплотить эту подвеску в жизнь и запустить масштабное серийное производство. Многие говорят о высокой себестоимости, которая бы значительно отразилась на общей ценовой политике. Возможно, в будущем такая система все-таки будет практиковаться на автомобилях.

Ведь электромагнитная подвеска Bose и ее аналоги обеспечивает наилучшую плавность хода при использовании силы индукции. Здесь нет сложных рычагов и сайлентблоков, которые нужно постоянно менять и следить за их состоянием.

Заключение

Электромагнитная подвеска – настоящий прорыв в области автомобилестроения. В системе используется совершенно иной, несвойственный обычным подвескам принцип работы. Конструкция отличается высокой надежностью и устойчивостью к нагрузкам. До сих пор не удалось сделать подвеску, которая бы гасила колебания лучше, чем электромагнитная.