Электромагнитная подвеска: принцип работы плюсы и минусы

Основные типы подвески

Существует несколько типов подвесок. Рассмотрим особенности тех, которые используются в современных автомобилях.

Зависимая подвеска

В зависимой системе подвески колеса на обеих сторонах транспортного средства связаны балкой и работают вместе. Как правило, этот тип подвески включает в себя цельную ось, которая расположена по всей ширине рамы автомобиля. Два колеса соединены этой осью, что означает, что они работают как пара и выполняют одинаковые движения.

Зависимая подвеска чрезвычайно крепкая, но не очень подходит для автомобилей. Как правило, такая подвеска используется на тяжелых грузовиках, полноценных внедорожниках. Такие транспортные средства чаще используются для езды по пересеченной местности.

Независимая подвеска

В системах с независимой подвеской нет оси, которая бы соединяла колеса попарно. Вместо этого каждое колесо по-своему реагирует на дорожные неровности. Это означает, что если одно колесо наезжает на препятствие или попадает в ямку, это не повлияет на другое колесо.

В отличие от зависимой подвески, которая намного жестче и не очень подходит для городских условий, независимая обеспечивает довольно хороший комфорт пассажирам в автомобиле. Это основная причина, по которой большинство современных автомобилей оснащаются независимой подвеской.

Основные виды независимой подвески

МакФерсон

Это одна из самых распространенных систем подвески в автомобилях. Конструкция стойки MacPherson очень проста и, как правило, представляет собой комбинацию амортизатора и спиральной пружины, которые работают синхронно.

Этот тип подвески был впервые использован в автомобилях Ford в 1950-х годах, а затем стал одним из наиболее широко используемых в современных автомобилях. Хотя стойка МакФерсон также может быть установлена ​​на задней подвеске, она обычно используется в основном на передней части машины.

Система стоек MacPherson обязана своей популярностью благодаря таким преимуществам, как простой дизайн, низкие производственные затраты, отличное обслуживание, меньший объем и многое другое.

Двухрычажная подвеска

Особенностью этого типа подвески является то, что на каждой стороне оси имеются два продольных рычага, которые сочетаются с поперечно расположенными упругими элементами подвески.

Преимущества подвески с двумя рычагами — ее компактность и комфорт, который она обеспечивает пассажирам в автомобиле. Его недостатки заключаются в том, что он имеет относительно большую массу, что увеличивает вес автомобиля. В случае сталкивания с препятствием возможно продольное движение, из-за чего система может сломаться.

Подвеска с качающимися осями

Этот тип независимой подвески использует две полуоси вместо одной стабильной. Каждая ось прикреплена к шасси посредством шарнира. Особенностью этого типа подвески является то, что в случае препятствия колесо всегда сохраняет свое положение перпендикулярно осям. Подвеска качающейся оси в основном используется для задней части заднеприводных авто.

Преимуществами этого типа подвески являются простота конструкции, низкие затраты на ее обслуживание и низкая цена. Недостатками являются большие колебания и плохое управление рулем, если скорость увеличивается выше 60 км / ч.

Многоточечная подвеска

Многоточечная подвеска — это тип подвески автомобиля, который имеет три или более боковых рычага и один или несколько продольных рычагов. Этот тип подвески довольно популярен, так как обеспечивает отличную стабильность колес и отличную устойчивость машины на поворотах. Многоточечная подвеска может быть установлена ​​на передней оси, но чаще всего используется в задней части авто.

На двойных поперечных рычагах

Этот тип подвески делится на несколько подтипов (пружинные, пневматические, гидропневматические) в зависимости от используемых упругих элементов. Общей особенностью всех подтипов этой подвески является наличие передних рычагов, которые своими наружными концами подвижно соединены с кузовом или рамой автомобиля, а внутренние соединены шарнирами.

Преимущества этого типа подвески являются как структурными, так и функциональными. Его конструкция уникальна тем, что все его элементы можно прикрепить к специальной перекладине, которая позволяет быстро снять всю подвеску во время ремонта.

Его функциональное преимущество заключается в том, что он позволяет изменять его геометрию и модернизировать. Этот тип подвески чаще всего используется в спортивных и гоночных автомобилях, поскольку способствует лучшему управлению автомобилем.

Другие типы подвесок

Описанными выше типами подвесок далеко не исчерпывается их многообразие. Есть еще и другие, которых следует обязательно коснуться.

Торсионная

Торсионная подвеска основана на работе специального элемента – торсиона, представляющего собой металлический вал, работающий на скручивание при возникновении нагрузки. Как это происходит, должно быть понятно из приведенного рисунка. Один конец вала жестко закреплен на основании, на другой его конец прикладывается момент силы. Под действием этого момента вал скручивается. Если один конец торсиона прикрепить к колесу, а противоположный жестко к кузову автомобиля, то между ними будет образована упругая связь.

1. на двойных поперечных рычагах;
2. на продольных рычагах;
3. как торсионная балка (с продольными рычагами).

Если два первых исполнения можно отнести к независимой подвеске, у которой торсион используется как упругий элемент, то торсионную балку считают полузависимой, т.к. у нее перемещение одного колеса отражается на положении другого.

Активная

Это уже можно считать непременной принадлежностью современного автомобиля. В попытках найти возможный компромисс между устойчивостью, управляемостью и комфортом появилось подобное техническое решение. Вся проблема в том, что, как уже отмечалось выше, жесткая подвеска при высокой скорости обеспечивает минимальные крены, что дает хорошую управляемость и устойчивость, но недостаточный комфорт. Мягкая дает плавный ход, но приводит к раскачиванию автомобиля и, как следствие, к ухудшению управляемости и устойчивости. Для преодоления этих противоречий и создается активная подвеска.

В данном случае термин «активная» подразумевает возможность изменения параметров подвески при ее эксплуатации. Каждый разработчик автомашины идет своим путем, но уже существуют различные виды подвески, использующие:

1. амортизаторы с изменяемой степенью демпфирования;
2. регулируемые упругие элементы.

Независимо от конкретной реализации идеи, активная подвеска легковых автомобилей, подразумевает изменение характеристик подвески непосредственно во время движения.

Пневматическая

Пневматическая подвеска позволяет изменять высоту автомашины относительно дороги, т.е. меняется клиренс. Это используется на внедорожниках, автомобилях бизнес-класса, а также на грузовиках и полуприцепах. Устройство пневмоподвески предполагает применение пневмоупоров на каждом колесе. Сама по себе пневматическая подвеска не является каким-то отдельным видом, а служит своеобразным дополнением обычной. Она может входить в комплектацию машины, а может устанавливаться дополнительно.
Устройство пневмоподвески в самом простейшем виде состоит из таких элементов, как:

• пневматическая стойка;
• компрессор;
• датчики и блок управления;
• воздушные магистрали.

Управление такой системой может выполняться как в автоматическом, так и в ручном режиме. В последнем случае водитель сам задает необходимый дорожный просвет, а в автоматическом режиме по сигналам от датчиков в зависимости от скорости блок управления меняет клиренс автомобиля.

За всю историю развития автомобиля было разработано множество способов соединения колеса и кузова, однако лучший способ так и не найден до сих пор. Эти работы продолжаются, и их итогом являются новые варианты подвески, однако найти одну, подходящую для всех возможных режимов движения автомобиля пока не удается.

Мне нравится1Не нравится

Недостатки электромагнитной подвески

Основных недостатков электромагнитной подвески два, причем один вытекает из другого и цепляет за собой еще один фактор. Самый главный минус такой подвески — это цена (примерно 200-250 тысяч рублей) и отсутствие серийного производства. Серийно не производится, потому что низкий уровень спроса из-за высокой цены, а цена высокая из-за штучного производства (можно сказать эксклюзив). Такой вот замкнутый круг. Эксперты утверждают, что снижению стоимости может способствовать появление новых технологий производства или внедрение более дешевых, но не менее эффективных материалов для изготовления подвески. Так или иначе, жаждущим поменять свою подвеску на электромагнитную, придется ждать или копить.

Практическое применение теории электромагнитного поля в автомобилестроении

Но наработки, полученные в ходе конструирования магнитопланов, на данный момент абсолютно не пригодны для автомобиля. Магнитная подушка, сулящая такие преимущества, как отсутствие трения качения, малое потребление энергии и отсутствие амортизирующих узлов, требует:

• устройства специальных дорог;
• сводит на нет основное преимущество колесного транспорта – универсальность.

На данный момент основные усилия конструкторов направлены на усовершенствование ходовой части автомобиля путем введения электромагнитных управляющих элементов.

По замыслу исследователей, магнитная подвеска, управляемая сигналами бортового компьютера, обеспечит небывалую мягкость хода, надежное удержание на дороге, тем самым существенно повысит комфорт и уровень безопасности транспортного средства.

Зависимая подвеска

Зависимая подвеска характеризуется зависимостью перемещения одного колеса моста от перемещения другого колеса.

Передача сил и моментов от колес на кузов при такой подвеске может осуществляться непосредственно металлическими упругими элементами – рессорами, пружинами или с помощью штанг – штанговая подвеска.

Металлические упругие элементы имеют линейную упругую характеристику и изготавливаются из специальных сталей, обладающих высокой прочностью при больших деформациях.  К таким упругим элементам относятся листовые рессоры, торсионы и пружины.

Листовые рессоры на современных легковых автомобилях практически не применяются, за исключением некоторых моделей автомобилей многоцелевого назначения. Можно отметить модели легковых автомобилей, выпускавшиеся ранее с листовыми рессорами в подвеске, которые продолжают эксплуатироваться и в настоящее время. Продольные листовые рессоры устанавливались в основном в зависимой подвеске колес и выполняли функцию упругого и направляющего устройства.

На легковых автомобилях и грузовых или микроавтобусах применяются рессоры без подрессорников, на грузовых автомобилях – с подрессорниками.

Пружины как упругие элементы применяются в подвеске многих легковых автомобилей. В передней и задней подвесках, выпускаемых различными фирмами большинства легковых автомобилей  применяются винтовые ци­линдрические пружины с постоянными сечением прутка и шагом навивки. Такая пружина имеет линейную упругую характеристику, а необходимые характеристики обеспечиваются дополнительными упругими элементами из полиуретанового эластомера и резиновыми буферами отбоя.

На легковых автомобилях Российского производства в подвесках применяют цилиндрические винтовые пружины с постоянными сечением прутка и шагом в сочетании с резиновыми отбойными буферами. На автомобилях производителей других стран, например, БМВ 3-й серии в задней подвеске устанавливают бочкообраз­ную (фасонную) пружину с прогрессивной харак­теристикой, достигаемой за счет формы пружины и применения прутка переменного сечения.

На ряде автомобилей для обеспечения прогрес­сивной характеристики применяется комбинация цилиндрических и фасон­ных пружин с переменной толщиной прутка. Фасонные пружины имеют прогрессивную упругую характеристику и называются «миниблоками» за небольшие размеры по высоте. Такие фасонные пружины применяют, например  в задней подвеске автомобилей «Фольксваген», «Ауди», «Опель» и др. Фасонные пружины имеют различные диаметры в средней части пружины и по краям, а пружины «миниблок» имеют и различный шаг навивки.

Торсионы, как правило, круглого сечения применяются на автомобилях в качестве упругого элемента и стаби­лизатора.

Упругий крутящий момент передается торсионом через шлицевые или четырехгранные головки, распо­ложенные на его концах. Торсионы на автомобиле могут быть установлены в продольном или поперечном направлении. К недостаткам торсионов следует отнести их большую длину, необходимую для создания требуемых жесткости и рабочего хода подвески, а также высокую соосность шлицов на концах торсиона. Однако следует отметить, что торсионы имеют небольшую массу и хорошую компактность, что позволяет успешно применять их на легковых автомобилях среднего и высокого классов.

Многорычажная подвеска

Данный тип подвески немного похож на двухрычажную схему, но он гораздо сложнее и совершеннее. Неудивительно, что к ней перекочевали и все достоинства предыдущего вида. Это набор из рычагов, сайлент-блоков и шарниров, которые крепятся на специальный подрамник. Большое количество шаровых опор и «сайлентов» обеспечивают не только завидную плавность хода, но и отлично гасят удары в случае резкого наезда на какое-либо препятствие, а еще они уменьшают уровень шума в салоне от колес.

При такой схеме достигается наилучшее сцепление покрышки с дорогой (любой тип покрытия), отточенная управляемость и плавность хода.

Достоинства «многорычажки»:

• малые неподрессоренные массы;
• оптимальная поворачиваемость колес;
• независимость каждого отдельного колеса от остальных;
• отдельные поперечные и продольные регулировки;
• хороший потенциал при условии полного привода.

Однако у многорычажной подвески есть один существенный недостаток – высокая стоимость. Хотя в последнее время наметился перелом: если раньше данный тип подвески применяли только на представительских авто, то сейчас ею оснащают даже машины гольф-класса.

Конструктивные особенности основных узлов

Несмотря на разнообразие существующих типов, все они практически состоят из трех основных узлов: упругих и направляющих элементов, а также амортизаторов. Упругие элементы реагируют и передают вертикальные силы реакции дорожного покрытия, которые возникают в результате наезда колеса на неровность дороги.

С помощью направляющих элементов задается характер движения колес автомобиля, а также связь их между собой и несущей частью, передаются боковые и продольные силы и моменты. С помощью амортизаторов гасятся колебания несущей системы, которые возникают при взаимодействии колес и дороги.

Упругие элементы и амортизаторы

В настоящее время подвеска автомобиля старой конструкции и современного авто отличается, прежде всего, тем, что в старых автомобилях на рессорах, последние реализуют практически функции всех трех элементов. Многолистовая рессора является упругим элементом, так как воспринимает нормальную (вертикальную) реакцию взаимодействия с дорогой.

Многолистовая рессора

Одновременно она воспринимает продольные и боковые силы, являясь, таким образом, направляющим элементом. Их также можно считать примитивными фрикционными амортизаторами из-за трения между листами. В подвеске современного автомобиля каждый отдельный элемент конструкции имеет свое предназначение, что позволяет жестко регулировать характер движения колес, обеспечивая при этом управляемость и устойчивость автомобиля.

Преимущества и недостатки

Рассматривая преимущества и недоставки адаптивной подвески, нужно понимать, что она появилась в автомобилях сравнительно недавно. Модели, управляемой компьютером, не больше 10 лет. Так что можно сказать, что она еще на стадии разработки и отладки.

К явным преимуществам, можно отнести следующее:

1. Автомобили с такой подвеской двигаются намного плавнее, чем на обычных амортизаторах.
2. Управляемость машины улучшается в разы, причем на дорогах любого качества.
3. Очень удобная функция изменения клиренса делает любые дороги проходимыми.
4. Адаптация под дорогу обеспечивается автоматически без участия человека.
5. При желании можно взять на себя управление подвеской, меняя ее жесткость, как удобно водителю.
6. Гидропневматические устройства в адаптивной подвеске надежные. При нормальной эксплуатации они могут проездить без обслуживания до 25 000 км.

Минусы адаптивной подвески:

1. Дороговизна устройства, что в целом поднимает цену на всю машину.
2. Сложность устройства — повышает цену на ремонт узлов и механизмов.
3. При замене гидромеханического элемента в подвеске нужно менять его пару. Так система будет работать синхронно.

Типовое разнообразие

Любая из подвесок автомобилей должна обеспечивать необходимую плавность хода, обладать кинематическими характеристиками, отвечающих требованиям устойчивости и управляемости авто.

В авто с зависимой подвеской подразумевается жесткое соединение колес, стоящих напротив, движение одного из которых в поперечной плоскости содействует перемещению второго. Авто с независимой подвеской характеризуются более сложной конструкцией, у которой смещение колес не зависит друг от друга. Этот тип независимых подвески авто подразделяются на рычажные и свечные. Виды, которые встречаются чаще всего:

• с качающимися полуосями;
• на продольных рычагах (пружинная, торсионная);
• с косыми рычагами;
• с продольными и поперечными рычагами;
• с двойными продольными и поперечными рычагами (пружинные, торсионные, рессорные);
• торсионно-рычажные;
• «Макферсон»;
• гидропневматические и пневматические подвески;
• адаптивные.

Зависимый тип

На авто этого типа подвески подразумевается жесткая связь между колесами. Агрегаты зависимого типа относятся к первым изобретениям человечества, которые ушли не очень далеко от конструкции телег, когда два колеса соединялись между собой осью.

Современные аналоги разделяются на рессорные и пружинные. Первый вариант в качестве упругого элемента предусматривает рессору, крепление которой проводится к балке моста, концами к раме или корпусу авто. Второй вариант подвесок подразумевает использование пружины.

Зависимая подвеска

Пусть этот тип и считается устаревшим в силу давности его изобретения, он до сих пор находит широкое применение среди грузовых автомобилей и внедорожников. Недостатки, которые безразличны на плохой дороге, становятся очевидными на трассе:

• управляемость остается желать лучшего из-за приличных подрессоренных масс при условии движения на высокой скорости;
• плохая устойчивость курсового типа;
• уровень комфорт для легковых автомобилей очень мал.

Независимый тип

Это вариант подвесок авто совершенно другой и не имеющий ничего общего с рассмотренным ранее. Подобная конструкция не имеет жесткой связи между колесами. На практике такая подвеска подразумевает автономное крепление каждого колеса к кузову авто, а при колебании одного из них эти изменения не передаются к остальным. Благодаря этому фактору крен кузова уменьшается, как результат устойчивость повышается. Практическая реализация варианта независимых подвесок автомобилей разнообразна, которая объедена в два основных типа: рычажные и свечные. Виды первых: двухрычажные, поперечнорычажные, косорычажные и продольнорычажные. Последние включают подвески МакФерсона.

Среди легковых автомобилей широко распространены подвески МакФерсона и поперечнорычажная. Причины, которые наделяют авто рядом преимуществ, объясняют фактор популярности подвесок, среди них:

• достойный уровень комфорта;
• высокая степень управляемости;
• хорошая обратная связь при рулении;
• крены минимальны;
• высокая скорость движения.

Независимая подвеска

Комбинированный тип

Это комбинация двух автомобильных подвесок, описанных ранее. Их конструкция спереди включает установку независимой подвески, а сзади – установку моста. Компромиссное решение разработчиков позволяет достичь комфортного передвижения по асфальту и свободного преодоления незначительного бездорожья.

Подобная комбинация легковых автомобилей идеально впишется в кроссоверы и паркетники. Возможность свободно передвигаться по городу, выезжать в лес на пикник либо проезда по проселочным дорогам становится воплощаемой задачей. Пусть и получится что-то среднее, зато в большинстве случаев обеспечит приемлемые условия движения.

Комбинации, заслуживающие внимания

Описанные выше виды подвесок не исчерпывают их многообразие. Существуют ещё некоторые типы агрегатов, которые заслуживают внимания:

• Торсионная. Основывается на работе специального элемента – торсиона, представляющего собой металлический вал. Его функция представлена в виде скручивания при возникновении нагрузки.
• Активная. Для легковых автомобилей с этой подвеской термин «активная» предусматривает возможность колебания параметров при эксплуатации агрегата.
• Пневматическая. Отвечает за изменение высоты автомобилей относительно дороги, другими словами, колебания клиренса. Конструкция пневмоподвески предусматривает применение пневмоупоров на каждом колесе. Отдельно взятая пневматическая подвеска легковых автомобилей не является отдельным видом, но служит своеобразным дополнением к стандартной.

Подвески пикапов, грузовиков и внедорожников

При создании грузовых тяжей автомобильные изобретатели и инженеры использовали как правило варианты с размещением осей на продольных или поперечных рессорах. Со временем, даже сейчас некоторые производители не сильно изменили эту установку, хотя и утверждать об отсутствии прогресса тоже нельзя. Уже сейчас можно встретить модели, которые используют гидравлическую подвеску. Безусловной отличительной чертой почти всех подвесок грузовиков является использование простых конструкций в виде стандартного моста, который крепится к кузову с помощью кронштейна, а соединяются рессорами.

А вот у внедорожников и пикапов эта конструкция немного сложнее и может отличаться даже на примере одной модели (сзади один тип, например, зависимый, а спереди расположиться независимый). Такая адаптивность объясняется повышенной необходимости подобных автомобилей в преодолении труднопроходимых участков. Как правило, основа для подобных автомобилей является с рессорным типом подвески, хотя некоторые конструируют подвески и на пружинной основе.

Подвеска грузового автомобиля с виду представляет очень сложный механизм, однако по конструкции намного проще некоторых типов легковых автомобилей.

Рассмотрим основные типы автомобильных подвесок

Зависимая подвеска автомобиля. В качестве примера такого типа подвески можно рассмотреть, к примеру, заднюю зависимую подвеску, которыми оснащены заднеприводные автомобили, к примеру, Жигули «классика». Основным недостатком такого варианта является большой вес конструкции, более того, если мост выполняет функцию ведущего моста, будет потеряна плавность хода.

Есть среди такого рода устройств и условно-промежуточные вариации подвески. Представителями такого класса является полузависимая, а также полунезависимая подвеска.

Полузависимая подвеска или торсионно-рычажная, зачастую применяется в производстве компактных автомобилей. Такой вариант подвески собой представляет что-то среднее между подвеской на продольных рычагах и зависимой подвеской. Более того, кроме того, что она занимается восприятием боковых сил, она также выполняет функции стабилизатора.

Полунезависимая задняя подвеска автомобиля. Почему именно задняя? Потому что такой тип подвески применяется исключительно сзади. Сама конструкция представляет собой: два продольных рычага, которые соединены между собой посредине при помощи поперечины. Такой тип подвески используется только на неведущих мостах. Среди преимуществ такого типа подвески: компактность, легкость и легкость установки.

Независимая подвеска автомобиля. Традиционным и вместе с тем самым распространенным типом независимой подвески, который применяется в массовом производстве, и установлен на большинстве современных переднеприводных автомобилях, является — McPherson (Макферсона), это двухрычажный, а также многорычажный вариант подвески.

У каждого из выше представленных типов подвески свои  преимущества, недостатки и особенности. Самой эффективной, пожалуй, является многорычажный тип автомобильной подвески, однако она имеет высокую стоимость и дорогая в производстве, как правило применяется на автомобилях представительского или премиум-класса.

Подводя итоги

Резюмируя вышесказанное, можно сделать вывод, что по большому счету широким массам как правило, не так уж и важно, каким количеством рычагов оснащена передняя или задняя подвеска его автомобиля, самое главное, чтобы автомобиль выполнял свою основную функцию и был при этом: комфортным, безопасным, удобным и надежным средством передвижения. Над усовершенствованием этих качеств, собственно, и трудятся целые инженерные отделы крупнейших автомобильных компаний

От модели  к модели автомобильные подвески становятся все лучше и качественнее, а их эксплуатационные качества близки к идеалу и способны выдерживать колоссальные нагрузки

Над усовершенствованием этих качеств, собственно, и трудятся целые инженерные отделы крупнейших автомобильных компаний. От модели  к модели автомобильные подвески становятся все лучше и качественнее, а их эксплуатационные качества близки к идеалу и способны выдерживать колоссальные нагрузки.

Что до выбора того или иного типа подвески, или правильнее будет сказать при выборе машины с тем или иным типом подвески, следует отталкиваться от личных предпочтений. Поскольку только владельцу известно, для каких целей буде предназначен автомобиль, и в каких условиях он будет эксплуатироваться.