Оптимізація параметрів динамічної системи підресорювання корпуса БТР (стр. 4 из 15)

Рисунок 2.5 - Розташування компонентів системи (CDC)

На Рисунку 2.5 позначені наступні компоненти системи (CDC): 1 — передній правий датчик на кузові (прискорення кузова); 2 — правий датчик пружинної стійки (прискорення колеса);3 — блок керування CDC; 4 — передній лівий датчик на кузові (прискорення кузова); 5 — задній датчик на кузові (прискорення кузова); 6 — задній амортизатор CDC; 7 — лівий датчик пружинної стійки (прискорення колеса); 8 — передня пружинна стійка CDC

2.2.3 Магнітний контроль переміщення (MRC)

Трохи інший підхід застосувала фірма Delphi. В амортизаторах цієї фірми використана технологія MRC (Magnetic Ride Control - магнітний контроль переміщення), у ній відсутні вище описані способи регулювання характеристик. В основі цієї технології стоїть магнито-реологічна рідина, що працює як звичайне масло, але в ній утримуються магнітні частки із спеціальним покриттям, що перешкоджає їхньому злипанню. Розмір цих часток – трохи більше мікрона, і їхня кількість у рідині близько 30% від усього обсягу. Зміну перетерпів і сам амортизатор. Тепер у його поршень убудований електромагніт, струм у якому змінює окремий контролер, а проведення до поршня йдуть усередині штока. Контролер посилає струм на котушку, що створює магнітне поле. Під дією поля магнітні частки вибудовуються «у лінію», тим самим збільшуючи в'язкість масла в області отворів. Тому такий амортизатор працює тихіше, структура масла більше «однорідна», а не «скуйовджена», як у звичайних амортизаторах. Час реакції менше, ніж в описаних вище електронних системах, приблизно в 10 разів. І характеристики міняються не східчасто, як у випадку з FSD, а постійно залежно від ходу підвісок, швидкості обертання коліс, положення кермового колеса й температури самого масла.

2.2.4 Система пневматичного підресорювання

Фірма «Міцубісі» в 1984 році випустила «Галант - ройал». Це передньопривідний автомобіль, що має позаду підвіску зі зв'язаними важелями, а попереду підвіску на напрямних пружинних стійках. На відміну від інших конструкцій, тут в обох підвісках усередині пружин розміщений частково несучий пневматичний елемент. Він складається з допоміжної порожнини й пневматичного діафрагменого балона, що відкривається по корпусі стійки й має усередині звичайний гумовий додатковий пружний елемент. У верхній частині цього вузла змонтований електропневматичний клапан, що може перемикати підресорювання з «м'якого» на «жорстке» [8].

При різких поперечних кренах кузова або при інтенсивному розгоні, або раптовому гальмуванні сенсор пускає в хід цей клапан й у частки секунди здійснюється поворот керуючої штанги, розміщеної усередині порожнього штока. За допомогою золотника штанга перекриває постійний дросель у клапані амортизатора, а також перекриває з'єднання між допоміжною порожниною й пружним пневмобалоном. На Рисунку 2.6 наведений розріз по пружині й вузлу пневматичного підресорювання.

Амортизатор працює по двотрубній схемі; між основними допоміжними клапанами перебуває постійний дросель, що перекривається поворотним золотником при перемиканні з м'якого регулювання на жорстке. Тоді амортизаторна рідина додатково протікає через допоміжний клапан і демпфірування підвищується.

У цей час пружна робота відбувається тільки цим балоном, так що при «жорсткому» регулюванні жорсткість підвіски зростає приблизно на 50 %. Внаслідок чого зменшуються бічні й поздовжні крени кузова. Цьому сприяє також підвищення демпфірування, що становить приблизно 15%.

Перемикання з м'якого регулювання на тверде може відбуватися автоматично або вручну.

Рисунок 2.6 - Розріз по пружині та вузлу пневматичного підресорювання

На рисунку 2.6 прийняті наступні позначення:

1-шток; 6-клапан амортизатора;

2-керуюча штанга; 7-основний клапан;

3-елемент керування; 8-запасний. клапан;

4-допоміжна порожнина; 9-допоміжний клапан;

5-пневмобалон;

2.2.5 Система керування активною гідравлічною підвіскою, розроблена фірмою «Лотус»

Фірмою «Лотус» була розроблена підвіска, що встановлювалася на автомобілях «Формула I». Основою всієї системи був гідронасос, що приводиться у дію від одного з распредвалів.

З п'яти прецизійних клапанів змінювання застосовуваної пропускної здатності, один клапан приєднаний до насоса, а чотири - обслуговують пружні елементи коліс. Виконуючи роль інтерфейсу між електронікою й гідравлікою, клапани по команді змінюють твердість гідроелемента. Гідравлічний акумулятор підтримує тиск у системі на крутих поворотах, коли оберти двигуна різко падають. Він з'єднаний трубками високого тиску з гідравлічними пружними елементами кожного колеса.

На Рисунку 2.7 наведений приклад функціональної схеми активної гідравлічної підвіски.

1 – датчик положення поршня в гідроциліндрі; 2 – гідроциліндр колеса;3 – датчик тиску; 4,6 – сервоклапана; 5 – ресивер; 7 – насос; 8 – масляний бак; 9 – додаткові перетворювачі й датчики; 10 – мікрокомп'ютер; 11 – датчик прискорення; 12 – колесо автомобіля.

Рисунок 2.7 - Функціональна схема активної гідравлічної підвіски

В 1985 році фірма «Вільямі» узялася за розробку своїх підвісок для F1. У цій підвісці гідравлічний насос аналогічний встановленому в автомобілі «Лотус», також приводиться в дію від двигуна й підтримує постійний тиск в акумуляторі (газорідинному). З колесами зв'язані гідроциліндри, які виконують роль пружин. Їхні гідроклапани регулюють потік рідини, що визначає положення поршня в циліндрі. З поршнем зв'язаний реостат, що передає сигнали про його рух на комп'ютер. Комп'ютер видає сигнали на блок гідроклапанів. Вони приєднані до кульової ємності з газом, відділеним діафрагмою від рідини, що перебуває під тиском.

2.2.6 Система керування висотою кузова автомобіля «Toyota Prado»

Керування висотою кузова забезпечується звичайно за допомогою пневматичних пружних елементів, встановлюваних на всіх чотирьох або тільки двох задніх колесах.

Сигнал від датчика висоти надходить в ЕБК. Якщо поточна висота відрізняється від номінальної, ЕБК регулює тиск у пружніх елементах, включаючи електродвигун компресора (для збільшення тиску) або соленоїд випускного клапана (для зменшення тиску). У такий спосіб забезпечується постійна незалежна від навантаження на підвіску висота кузова.

Рисунок 2.8 - Структурна схема ЕБК висотою кузова

Як датчик висоти можуть використатися фотоелементи, геркони та інші перетворювачі неелектричного показника в електричний. Для цих цілей доцільно використати такі датчики, які виробляли б П-образні імпульси, а не аналогові сигнали (наприклад, резистори), тому що в останньому випадку їх однаково необхідно перетворювати в цифрові.

Якби кузов просто опустився або здійнявся, то сигнал датчика, що надійшов в ЕБК, був зчитаний і перетворений у керуючий імпульс. У роботі ж кузов коливається, тобто то опускається, то піднімається. У зв'язку із цим сигнал датчика вводиться в ЕБК через кожні долі мілісекунд. Електронний блок підраховує число тих або інших станів висоти й по частоті стану (їхньому процентному співвідношенню) робить висновок про поточне значення висоти. Залежно від положення дверей (закриті або відкриті) ЕБК визначає відбувається посадка або рух. При посадці висота визначається протягом короткого інтервалу часу (2,5 с), а при русі — за більше тривалий час (20 с). Наприклад, якщо під час руху сигнал висоти протягом 20 с перебуває в області «дуже високе положення кузова» в 80 % випадків і більше, це приводиться в дію випускний клапан. Якщо ж протягом 20 с сигнал висоти виявляється в області «дуже низьке» або «низьке положення кузова» більш ніж в 10 % випадків, то зниження припиняється. Підйом й опускання при посадці забезпечуються аналогічно [13]. Структурна схема ЕБК висотою кузова автомобіля «Toyota» показана на Рисунку2.8.

При непрацюючому двигуні керування висотою кузова відключається, щоб не розрядити батарею. Зупинка двигуна виявляється електронним блоком по сигналу з контакту регулятора напруги.

2.2.7 Система керування твердістю амортизатора за рахунок зміни прохідного перетину клапана

Ще один спосіб міняти характеристики демпфірування під час руху - це змінювати прохідний перетин пропускного отвору амортизатора. Під час руху автомобіля по нерівностях спеціальні датчики відслідковують коливання корпуса й швидкість руху автомобіля. По відомим параметрам коливань електронний блок виробляє й подає команди на виконавчі механізми для зміни характеристик підвіски таким чином, щоб гасіння коливань корпуса було найбільш ефективним. Так, наприклад, при незначних поздовжніх коливаннях і високих хитаннях система повинна максимально знизити твердість підвіски (а саме збільшити перетин пропускних отворів або збільшити їхню кількість); при значних коливаннях корпуса твердість підвищується, характеристики демпфірування максимально збільшуються. І так для всіх можливих режимів коливань корпуса в електронному блоці повинні бути закладені найбільше оптимальні характеристики підвіски.

Виконавчим елементом такої системи може служити кроковий електродвигун - це електромеханічний пристрій, що перетворить сигнал керування в кутове переміщення ротора з фіксацією його в заданому положенні. Сучасні крокові двигуни є, по суті, синхронними двигунами без пускової обмотки на роторі, що пояснюється частотним пуском крокового двигуна. Послідовна активація обмоток двигуна викликає дискретні кутові переміщення (кроки) ротора. На кінці ротора перебуває підпружинена конусна голка, що перекриває пропускний отвір залежно від розміру кроку ротора. У такий спосіб при різних умовах руху автомобіля прохідний перетин пропускного отвору амортизатора буде постійно змінюватися, забезпечуючи різну твердість амортизатора.