CC BY
35РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ РЕГУЛИРУЕМОГО АМОРТИЗАТОРА АКТИВНОЙ ПОДВЕСКИ ЛЕГКОВЫХ АВТОМОБИЛЕЙ
С. Ж. Азимов Д. Ш. Валиева
Ташкентский Государственный транспортный университет
АННОТАЦИЯ
В статье изложены разработки конструкции регулируемого амортизатора легковых автомобилей. Конструкция амортизатора автомобиля с возможностью регулирования его сопротивления является компромиссом между комфортом и безопасностью (управляемостью) автомобиля.
Ключевые слова: Амортизатор, датчик, клапан, шток, статическая характеристика, динамическая характеристика.
DEVELOPMENT OF THE CONSTRUCTION OF THE ADJUSTABLE ACTIVE SUSPENSION SHOCK ABSORBER OF PASSENGER CARS
S. J. Azimov D. Sh. Valieva
Tashkent State Transport University
ABSTRACT
The article describes the development of the design of an adjustable shock absorber for passenger cars. The design of a car's shock absorber with the ability to adjust its resistance is a compromise between comfort and safety (handling) of the car.
Keywords: Shock absorber, sensor, valve, stem, static characteristic, dynamic characteristic
ВВЕДЕНИЕ
Компромиссом между комфортом и безопасностью (управляемостью) может являться конструкция амортизатора с возможностью регулирования его жесткости. Существует два основных вида таких моделей. Первые позволяют изменять свои характеристики только в статике, когда автомобиль неподвижен. Некоторые для этого вообще приходится снимать с корпуса. Второй вид -амортизаторы, изменяющие свои характеристики в движении. Как правило, они управляются автоматически, без участия водителя. Регулирование может осуществляться в зависимости от нагрузки на ось автомобиля, от заторможенности его движения, от дорожных условий, от температуры окружающего воздуха и самого амортизатора или от всех условий вместе. В таком случае автомобиль оснащают соответствующими датчиками и блоком
управления, подающим команды на исполнительные механизмы к ним относятся такие системы, как FSD (Frequency Selective Damping — частотно зависимое демпфирование) от голландского производителя Koni (1,2) Основная идея FSD заключалась в том, что в штоке стоит клапан, через который масло проходит, минуя основной клапан в поршне, и в зависимости от частоты колебания подвески клапан FSD открывается больше, делая амортизатор мягче. То есть если подвеска совершает меньше одного колебания в секунду (к этому относятся торможение, разгон и крен при прохождении поворота), клапан остается в первоначальном положении, но как только подвеска начинает вибрировать с большей частотой, клапан начинает открываться при каждом прохождении поршня на сжатие и отбой. При низкочастотных колебаниях подвески (на «хорошей дороге») амортизатор работает как обычно, а при высокочастотных колебаниях на плохой дороге усилие отбоя падает, одновременно увеличивая комфорт и. улучшая сцепление колеса с покрытием. Варианты электронной подвески представлены несколько богаче. Как один из вариантов были придуманы электрические клапаны, позволяющие изменять характеристики работы амортизаторов. В качестве примера приведем систему CDC (Continuous Damping Control — непрерывный контроль демпфирования), которую активно применяет фирма Opel на своих последних версиях автомобиля Astra. Электронная система управления демпфированием, основу которой составляют четыре двухтрубных амортизатора с газовым подпором и регулируемыми электромагнитными клапанами, установленными сбоку в нижней части амортизатора и внутри самого поршня, непрерывно и точно управляет характеристиками амортизаторов с учетом состояния дорожного покрытия, индивидуального стиля вождения, скорости, вертикального ускорения каждого колеса, угла поворота руля. На основании сигналов от датчиков ускорения управляющий модуль системы CDC в режиме реального времени при помощи специальной матрицы параметров рассчитывает оптимальные характеристики амортизаторов для каждого отдельного колеса. В результате значительно уменьшаются клевки при торможении и крены при прохождении поворотов или неровностей.
МЕТОДОЛОГИЯ
Есть и более простые решения. Такие компании, как BOGE и MONROE, выпускают модели амортизаторов, у которых на внутренней поверхности рабочего цилиндра имеется калиброванная вертикальная канавка переменного сечения. Масло по ней может перетекать из одной полости резервуара в другую, минуя клапанную систему поршня. В средней части цилиндра, именуемой «зоной комфорта», проточка имеет постоянное сечение. На этом отрезке поршень
совершает незначительные плавные перемещения, обусловленные движением автомобиля по гладкой и прямой дороге.
ОБСУЖДЕНИЕ
Когда характер поверхности трассы меняется и колесо попадает в выбоину, поршень перемещается уже на значительное расстояние и попадает в зону цилиндра, где канавка предусмотрительно начинает сужаться, а затем исчезает вовсе. В этой зоне соответственно и сопротивление амортизатора резко возрастет. В общем, какая бы конструкция ни применялась для автоматической регулировки характеристик амортизатора, она призвана, в зависимости от профиля дороги и характера движения автомобиля, отдавать предпочтение либо управляемости, либо комфорту.
В ТИПИСАД разработан регулируемый амортизатор (рис. 1), характеристики которого можно изменять в зависимости от состояния дорожного покрытия Прототипом конструкции был амортизатор фирмы Opel с электромагнитным клапаном установленным сбоку в нижней части амортизатора и внутри самого поршня и включаемым как только подвеска начинает вибрировать с большей частотой, делая амортизатор мягче.
РЕЗУЛЬТАТ
Амортизатор, содержит гидроцилиндр 1, поршень 4, шток 2, клапан сжатия 3, клапан отбоя 5 и регулируемый клапан 11. Клапан 11 установлен в дополнительном корпусе 9, герметично соединенным с гидроцилиндром 1 амортизатора и имеющим два выходных канала 10 и 12. Клапан 11 содержит неподвижную и подвижную мембрану, в которых имеются по два отверстия. Посредством поворота подвижной мембраны, соединенной со штоком 8, в ту или иную сторону устанавливается одно из нескольких значений проходного сечения клапана 11. Варьированием пропускной способности клапана 11 обеспечивается изменение характеристики сопротивления амортизатора в соответствии с заданной программой.
Регулируемый амортизатор (рис.2.) работает следующим образом:
При наезде автомобиля на неровности дороги возникают толчки, передающиеся на кузов и вызывающие его вертикальную раскачку. При этом шток 2 с поршнем 4 перемещается в гидроцилиндре 1 и происходит демпфирование и гашение колебаний кузова в зависимости от усилий сопротивления перемещению штока с поршнем. Величина усилий сопротивления перемещению штока с поршнем. Величина усилий сопротивления перемещению штока с поршнем (усилия сжатия или усилия отбоя) зависит от гидравлического сопротивления перетеканию жидкости 6 через клапаны. При задвижении поршня
SCIENTIFIC PROGRESS VOLUME 2 I ISSUE 2 I 2021
ISSN: 2181-1601
4 (ход сжатия) жидкость 6 из поршневого пространства гидроцилиндра 1 частично перетекает через клапан сжатия 3 в над поршневое пространство. Кроме того жидкость перетекает в гидроцилиндр 1 через выходной канал 12. При внешнем управляющем воздействии на подвижную мембрану клапана регулирования путем поворота штока 8 отверстия в мембранах открываются и уменьшается сопротивление перетеканию жидкости 6 через канал 10 и при этом снижается усилие сжатия амортизатора. При ходе отбоя (выдвижении штока 2) жидкость 6 перетекает через клапан отбоя 5 и канал 10 из над поршневого пространства в под поршневое, создавая при этом усилие сопротивления отбоя, которое также регулируется поворотом штока 8 крены при прохождении поворотов или неровностей.
Рабочие характеристики усилия сопротивления амортизатора от скорости перемещения штока при различном перекрытии перепускных отверстий управляемого клапана определяли с помощью имитационного моделирования, используя программу MSC ADAMS Chassis V.2005 (рис.2)
Все необходимые параметры подвески автомобиля (жесткость пружин и шин, значения подрессоренных и неподрессоренных масс) были заложены в компьютерную программу, моделирующую работу подвески. Задан был также "тестовый" микропрофиль дороги, отражающий типовое ее состояние.
Полученные зависимости усилия сопротивления амортизатора от скорости перемещения штока при различном перекрытии перепускных отверстий управляемого клапана используют для корректировки управляющих воздействий на систему привода амортизатора1. Выводы
1) Существует два пути управления активной подвеской: 1) Анализ дорожной ситуации на определённой дистанции от автомобиля (ультразвуковые, радарные и лазерные датчики); 2) Режим онлайн, т.е. регистрация текущей вибрации кузова автомобиля (датчики ускорения или акселерометры). Целесообразно выбрать второй путь как более простой;
2) Конструкция амортизатора автомобиля с возможностью регулирования его сопротивления является компромиссом между комфортом и безопасностью (управляемостью) автомобиля. Регулирование может осуществляться автоматически без участия водителя. в зависимости от нагрузки на ось автомобиля, от скорости его движения, от дорожных условий, от температуры окружающего воздуха и самого амортизатора или от всех условий вместе. В таком случае автомобиль оснащают соответствующими датчиками и блоком управления, подающим команды на исполнительные устройства;
а) б)
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Характеристики сопротивления амортизатора, полученные при имитационных испытаниях: а) статическая характеристика; б) динамическая характеристика.
100% открытия перепускных отверстий - кривая 5; 75% открытия перепускных отверстий - кривая 4; 50% открытия перепускных отверстий - кривая 3; 25% открытия перепускных отверстий - кривая 2; 0% открытия перепускных отверстий - кривая 1.
REFERENCES
1. DentonT. Automotiveelectronics. PublishedbyElsevlerLtd, 2006 / ДентонТ. Автомобильнаяэлектроника /пер. сангл. В.М.Александрова. - НТПресс, 2008. -576 с.
2. Bosch.AutomotiveHandbook. 5thEdition / Автомобильныйсправочник. Пер. с англ.- 2-е изд., перераб. и доп. - М.: ЗАО «КЖИ За рулем», 2004.- 992 с.
3.Борщенко Я.А., Васильев В.И. Электронные и микропроцессорные системы автомобилей: Учебное пособие. - Курган: Изд-во Курганского гос. ун-та, 2007.207 с.
4. Хаммилл Д. «Подвеска и тормоза. Как построить и модифицировать спортивный автомобиль», - М.; Легион - Автодата; 2005 г.; - 96 с.;ил.
5. Джексон Р.Г. «Новейшие датчики»; - М.; Техносфера; 2007 г.; - 384 с.
6. Дэниэлс Дж. «Современные автомобильные технологии»; - М.; ООО «Издательство АСТ»: ООО «Издательство Астрель»; 2003 г.; - 223 с.; ил.
7. www.rekon-izhora.ru
8. www.twirpx.com
