Электромагнитная подвеска автомобиля

Феномен Bose почему лучшая в мире подвеска до сих пор не стала серийной — – автомобильный журнал

Предназначение автомобильной подвески – обеспечивать комфорт и постоянное сцепление с дорогой. Предназначение выдающейся автомобильной подвески – обеспечивать беспрецедентный комфорт, полностью изолируя кузов от того, что находится под колесами. Кто мог бы создать такую подвеску? Немцы? Японцы? Нет, ее создали американцы – причем не из Ford или GM, а из компании, которая вообще производит не автомобили, а аудиотехнику – Bose.

Bose – не бренд, но человек

К ак и многое революционное в мире, технология принципиально новой автомобильной подвески обязана своим появлением человеку, который был достаточно решителен, чтобы отрицать невозможное. Его имя — Амар Боуз.

Если вы считаете что-то невозможным, не мешайте человеку, который над этим работает.

Американец индийского происхождения, он и сам нес в себе немало революционного: его отец в юности был на острие борьбы индийских революционеров с английскими колонизаторами. Амару повезло больше: он родился уже после переезда отца в США, но дух новаторства и стремление расширять границы возможного передались ему по наследству, воплотившись в его самореализации в технике.

Будучи страстным увлеченным меломаном, он посвятил себя акустике и аудиотехнике. Но как и любой разносторонне развитый человек, он не ограничил себя только ей: еще одним увлечением Амара были автомобили. Однако в отличие от большинства, которое привлекали мощность, скорость и дизайн, Боуз ценил в них другое: комфорт. Еще за шесть лет до основания собственной компании, которой суждено было стать в ряд лучших производителей топовой акустики, Амар приобрел Pontiac Bonneville с подвеской Ever-Level Air Ride, где вместо пружин были применены пневмобаллоны. Был ли он удовлетворен ей? Ответом может послужить то, что спустя 10 лет он сменил Pontiac на Citroen DS, чья гидропневматическая подвеска была настоящим произведением искусства. Но судя по тому, что произошло дальше, Боуз имел на этот счет свое мнение.

На фото: Pontiac Bonneville ‘1962 и Citroen DS ‘1968–76

В 1980 году, уже будучи владельцем собственной компании, профессор в одиночку начал разработку совершенно нового типа автомобильной подвески, используя свой опыт и знания в совершенно несопоставимой на первый взгляд сфере аудиотехники. Но если приглядеться, можно увидеть кое-что общее: колебания, волны, передача энергии… Проецировав и масштабировав их от динамического излучателя на подвеску, Боуз создал конструкцию, которая предвосхитила появление систем шупомодавления – только в автомобильном понимании.

Технологическая магия

Подвеска, спроектированная профессором, буквально «подавляла» колебания, поступающие извне. Убедившись, что идея жизнеспособна, через три года после начала своих изысканий Боуз привлек к работе над ней отдельную команду, но тщательно засекретил разработку. Подразделение, занятое ей, получило имя «Project Sound», чтобы не распространять информацию не только вовне, но и внутри самой компании. Что же представляет собой изобретение Bose, и что в нем революционного?

Основой конструкции является линейный электромотор, питаемый усилителями и управляемый системой на основе микропроцессора. Электромотор выполняет функции амортизационной стойки: он «сжимается» и «разжимается», но делает это в разы быстрее обычного амортизатора с пружиной, изменяя свою длину за миллисекунды. Именно этот «лаг» у традиционной подвески не позволяет ей обеспечить абсолютный покой кузова: ее ходы и скорость отклика ограничены физикой, и в определенный момент сжатие или разжатие подвески не позволяет компенсировать размеры преодолеваемой неровности, передавая остаточные колебания дальше, на кузов. Линейные электромоторы с молниеносным откликом полностью решали эту проблему, прецизионно повторяя неровности поверхности и не передавая дальше абсолютно ничего. Диапазон перемещения электромоторов составлял 20 сантиметров – это и был предел полного комфорта, в пределах которого кузов оставался неподвижным.

И это было не единственным преимуществом электромоторов. Разумеется, столь сложная и мощная электронная система, несущая большую нагрузку в виде автомобиля, требовала соответствующего питания. Однако эта особенность во многом компенсировалась схемой работы моторов: они имели рекуперативную функцию, возвращая обратно на усилители часть затраченной энергии в циклах сжатия. По данным Bose, такая схема позволяла обеспечить потребляемую мощность на уровне втрое меньшем, чем у штатной системы кондиционирования автомобиля.

Но и это еще не все! Во-первых, конструкция подвески предусматривала гашение не только крупных, но и мельчайших неровностей, проявляющих себя на уровне вибраций. Для этого ступичные узлы имели собственные встроенные демпферы, подавляющие микроколебания. Ну а во-вторых, программный комплекс обеспечивал идеально стабильное положение кузова автомобиля не только на неровностях, но и при маневрировании, полностью исключая поперечную раскачку в поворотах и продольную при разгонах и торможениях. «Железную» же основу подвески составляли торсионы, которые, впрочем, выполняли фактически лишь несущую функцию для кузова, оставляя всю настоящую работу системе от Bose.

Впервые подвеска может быть одинаковой и для спортивного, и для люксового автомобиля.

Работа над революционной подвеской продолжалась долгие 24 года: Боуз рассекретил свое детище только в 2004-м, представив его широкой публике, но так, впрочем, и не разрешив даже журналистам опробовать его в деле. Но и без этого презентация произвела ошеломляющий эффект: это была настоящая технологическая магия, все отзывы и рассказы о которой сводились к главному – тому, что «кузов невероятным образом оставался абсолютно неподвижным, пока колеса отрабатывали все неровности». Тестовыми прототипами стали два седана Lexus LS 400, один из которых был оставлен в заводском исполнении, а другой оснащен комплексом от Bose. И этот комплекс, управляемый тогда, в 2004-м, 750-мегагерцовым Pentium-III, работающим на четверть своей производительности, был настоящей квинтэссенцией сути автомобильной подвески.

Читайте также:  Нужны ли водительские права на мотовездеход Квадропарк

На фото: Lexus LS 400 ‘1989–94

В современных автомобилях всегда существует компромисс между мягкостью на неровностях и раскачкой при маневрировании. Эта система обеспечивает управляемость лучшую, чем у любого спорткара, и самую высокую плавность хода, которую только можно представить.

К слову, будучи управляемой программно, подвеска от Bose позволяла вносить изменения в алгоритмы ее работы и создавать алгоритмы различных режимов движения. В Bose, к примеру, отказались от того, к чему в наши дни пришел Mercedes-Benz со своей подвеской Magic Body Control — наклона кузова автомобиля в поворотах, хотя подобные алгоритмы были разработаны и протестированы. Испытания, проведенные к тому моменту, показали, что подобное «мотоциклетное» поведение было слишком непривычным и неожиданным для пассажиров, а некоторые водители в скоростных поворотах, напротив, переоценивали возможности автомобиля, провоцируя опасные ситуации.

Один из журналистов, побывавших на презентации подвески Bose, так описал свои первые впечатления от этой технологии.

Сначала нас привели ангар, где два автомобиля были установлены бок о бок на вибростендах с четырьмя отдельными опорами, по одной на колесо. Каждая из опор могла подниматься и опускаться в различных диапазонах перемещения и скорости, имитируя неровности дороги. Но, не удовлетворившись имеющейся программной технологией имитации дороги, в Bose разработали свою собственную. Проехав круг по настоящей дороге, изобилующей кочками, выбоинами и ямами, инженеры программно перенесли ее на стенды. Кроме того, они разработали для машины, оборудованной подвеской Bose, режим, имитирующий заводскую подвеску, с возможностью переключаться между ним и фирменным режимом Bose по нажатию кнопки.

Двое из нас сели в машины, и инженеры запустили вибростенды. Сначала автомобиль с подвеской Bose был переведен в режим заводской подвески, и мы ощущали колебания, хоть и несильные, и раскачку машины можно было наблюдать в зеркала, расположенные снаружи автомобиля для наглядности. Другой LS 400, без подвески Bose, колебался абсолютно так же – мы «двигались» по одной и той же дороге. Затем инженер нажатием кнопки перевел подвеску Bose в ее нормальный режим – разница была ошеломляющей. В зеркала снаружи было хорошо видно, что колеса продолжают перемещаться вверх и вниз в такт колесам стандартного автомобиля рядом с нами, но кузов оставался настолько неподвижным, что в салоне можно было пить кофе, не пролив ни капли.

Остальную часть презентации, тщательно составленной специалистами Bose, можно и нужно видеть своими глазами. Автомобиль преодолевает неровности, входит в повороты, разгоняется и тормозит – и все это без малейшего колебания кузова. Финальным аккордом в этом шоу был трюк, в котором автомобиль с подвеской Bose легко и плавно перепрыгивает деревянную планку, имитирующую препятствие, а затем «кланяется» вместе с водителем, вышедшим из машины. Эта часть, конечно была просто демонстрацией возможностей: инженеры не планировали подобную опцию в серийной реализации. Но впечатление на зрителей этот прыжок производил исправно, начиная с 2004 года – ведь подобные презентации в Bose проводили не только для журналистов, но и для потенциальных партнеров, которые могли бы заинтересоваться их технологией.

Слишком смело для рынка

Но вот как раз с потенциальными партнерами ситуация складывалась не так ярко, как с разработкой и практической реализацией. Разумеется, главными целевыми потребителями своей технологии в Bose видели крупных производителей люксовых автомобилей – как спортивных, так и представительских. Ferrari, Jaguar, Mercedes, Honda и другие были заинтересованы в том, чтобы применять новую подвеску в своих автомобилях. Каждый, кто испытывал лично изобретение Bose, неизменно говорил, что это лучшая подвеска, которую он когда-либо видел. Но когда дело доходило до цифр, все с миной сожаления закрывали свои папки и отправлялись домой, чтобы «обдумать» предложение, которое не решился принять никто.

У меня нет сомнений в том, что эта технология может стать успешной на рынке. Но для этого требуется компания, которая интересуется чем-то большим, чем дизайн и лошадиные силы.

Помимо усложняющей автомобиль электрической обвязки на момент разработки стоимость некоторых компонентов была весьма высока, усложняя серийное производство и удорожая конечный продукт. К примеру, помимо микропроцессора «узким местом» были мощные неодимовые магниты, материал для производства которых был дорог. Но это было не главной проблемой: профессор Боуз был совершенно прав, предсказав, что в будущем стоимость этих компонентов снизится до приемлемой.

Но вот избавить систему от двух других недостатков оказалось не так легко, и первым из них стала масса конструкции. Целевой показатель увеличения веса автомобиля, по расчетам инженеров, составлял 90 килограммов – именно столько, почти центнер, должна была прибавить подвеска автомобиля с системой Bose по сравнению с обычной. Конечно, здесь рост неподрессоренной массы не оказывал никакого негативного влияния на плавность хода и устойчивость автомобиля – напротив, эти показатели вырастали до небывалых высот. Но вот ухудшение динамики и повышение расхода топлива исключить из уравнения не удавалось никак – а на фоне ужесточающихся уже тогда экологических норм и требований к снижению расхода топлива это было довольно важно. Ну а еще внедрение подвески от стороннего производителя без обширных испытаний, в том числе ресурсных, ни один автобренд, разумеется, позволить себе не мог. Интеграция системы Bose означала довольно серьезные инвестиции, которые в случае успеха оборачивались уникальным конкурентным преимуществом, но в случае неудачи не могли окупиться никоим образом.

Читайте также:  Салонный фильтр ленд крузер 100 где стоит

Время шло, а уникальная технология так и оставалась в статусе «перспективной, но сложной в реализации». Эксперты сулили ей рыночный успех то в новом флагманском Cadillac, то в Audi A8, а некоторые даже полагали, что смелые французы увидят в ней будущее, сменив свой Hydractive на принципиально новую и более эффективную схему. Однако и по сей день ни одного соглашения с автопроизводителями заключено не было. Наработки Bose нашли свое серийное воплощение в другом продукте – сиденьях с системой амортизации Bose Ride, адресованных профессиональным водителям грузовых автомобилей. Но вот подвеска дальше «обкаточных» Lexus LS 400 не пошла…

От революции к эволюции

В 2013 году умер отец идеи электромагнитной подвески, профессор Амар Боуз, который больше всех верил в успех своего детища. Но успех к нему так и не пришел, и в конце 2017 года в Bose объявили о продаже своих наработок молодой компании ClearMotion. Но продажа не обозначила возрождения технологии под новым именем: текущий курс ClearMorion предполагает разработку подвески, сохраняющей классическую конструкцию с упругими элементами в виде пружин и амортизаторов. Упор в ней сделан на электрогидравлический модуль Activalve с электронным управлением, который является внешним элементом амортизатора и позволяет ускорить отклик гидравлической системы на дефекты дорожного полотна: амортизатор с ним сжимается и разжимается быстрее.

Дальнейшее развитие системы предполагает сбор и анализ данных о рельефе дорожного полотна, их глобальное аккумулирование в облачных хранилищах и дальнейшее использование для «предугадывания» поведения подвески. Звучит революционно – но революционно по-современному, с привкусом стартапов, краудфандинга и Кремниевой долины. Да и конструкция получается куда сложнее, чем то, что предложил почти 30 лет назад профессор Амар Боуз.

Устройство магнитных подвесок

Практическое применение теории электромагнитного поля нашли довольно недавно, в особенности в области автомобилестроения. Очень многие ученые трудятся над развитием способов различного применения явления магнитной индукции. Получаемый эффект, левитация, сможет открыть массу всего того, что ранее было науке недоступно. Сей эффект парения диэлектрика в магнитном поле до определенного времени вызывал в ученых чисто познавательный интерес, но после 80-х годов прошлого столетия до этой теории добрались отличные конструкторы. В 1982 был изобретен поезд на магнитной подушке, а потом М-Bahnсмог парить над автомобильной трассой и смог развить скорость до 500 км/ч.

  1. Способы практического применения
  2. Виды магнитных подвесок
  3. Подвеска SKF
  4. Магнитная подвеска BOSE

Способы практического применения

Однако применить эти технологии в автомобилестроении очень сложно, ведь обычный седан ездит по городу на колесах, и скорость в полтысячи километров ему явно ни к чему. Ведь если начать применять магнитные подушки повсеместно, то это мы увидим два основных минуса:

  • Необходимость возведения специальных дорог.
  • Убивает в корне многозадачность автомобилей.

И действительно, невозможно себе представить уже будет внедорожник или 18-ти колесник, т.к. как минимум нужно будет строить специальные дороги по всему миру, а это триллионы триллионов долларов. Однако сейчас конструкторы решили проводить опыты по внедрению эффекта магнитного поля в автомобилестроение. Тут и появилась магнитная подвеска. По расчетам инженеров подвеска находится под управлением бортового компьютера машины и должна на основе эффекта левитации обеспечивать плавность хода, которую невозможно достичь механическими способами. Также такая подвеска автомобиля должна обеспечивать более стабильную управляемость.

Виды магнитных подвесок

Сейчас магнитная подвеска эволюционирует по нескольким путям, названия которых соответствуют названиям их производителей: подвеска от Delphi, SKFи Боуза.

Начнем по порядку. Подвеска от Delphiпредставляет собой однотрубный амортизатор, в котором содержится магнитно-реологическая жидкость. Размер магнитных частиц достигает всего лишь 10 микрон. Амортизатор изнутри покрыт специальным составом, которой препятствует стягиванию этих частиц. Головка поршня, что перемещается по корпусу это, по сути своей, электромагнит, который полностью контролируется бортовым компьютером.

Под действием направленного влияния электромагнита микрочастицы могут выстраиваться в определенный позиции, тем самым изменяя вязкость жидкости и условия работы амортизатора. Тем самым подвеска автомобиля меняет характеристики своей работы.

Реакция подвески автомобиля составляет всего лишь 1 миллисекунду, что быстрее чем в технологиях основанных на электромагнитных клапанах. Мощность электричества необходимая для полноценной работы достигает всего 20 Вт. Если подвеска нарушена, либо в ней отсутствует питание то магнитные амортизаторы работают как обычные гидравлические. Этот факт показывает насколько такая подвеска автомобиля универсальна.

Подвеска SKF

Шведская компания SKFпошла несколько иным путем, нежели наш предыдущий вариант. Они решили, что главное для автомобиля — это надежность конструкции и простота обслуживания. Амортизирующие элементы этого типа выполнены в несколько иной форме и сильно отличаются от обычного амортизаторы. Демпфирующий элемент выполнен в виде капсулы состоящую из двух электромагнитов. Бортовой компьютер автомобиля реагирует на показания особых колесных датчиков и изменяет мощность магнитов в режиме реального времени. Тем самым моментально изменяется жесткость смягчающего элемента. Также как и в прошлом варианте универсальность автомобиля полностью сохраняется — роль упругого элемента выполняет обычная пружина, так что при отсутствии питания или поломке машина остается полностью работоспособной. Даже при очень долго стоянке кузов машины не проседает, так как аккумуляторная батарея не истощается.

Магнитная подвеска BOSE

Но самый значимый и весомы вклад в развитие магнитных подвесок сделал хозяин одноименной компании Амар Боуз, который является, кроме того, профессором американского технического университета. Мистер Боуз предложил, прямо скажем, не революционную технологию, но до него никто еще не добивался таких результатов. Подвеска автомобиля по его конструкции должна иметь отдельный линейный двигатель, который имеет несколько режимов работы и работает в зависимости от выбранного либо как упругий, либо как демпфирующий элементы. В корпусе расположен шток на котором закреплены электромагниты. Шток совершает возвратно поступательные движения по оси статора, что также имеется в корпусе.

Читайте также:  Марки пищевого алюминия по ГОСТу Таблица и Фото

Данная конструкция позволяет эффективно гасить колебания, что возникают из-за характерных неровностей дороги. Также с такой подвеской можно представить себе всю полноту контроля над машиной. К примеру, при резком уходе в вираж правильно настроенный бортовой компьютер перераспределит нагрузку на заднее колесо со стороны поворота. А наоборот, заходя в поворот, компьютер может перенести нагрузку на передние колеса. Как становится понятно -контроль над подвеской полный. Также есть возможность работы такой подвески в режиме генератора энергии, так что можно установить отдельный аккумулятор для питания подвески, и расход бензина не увеличится.

Электромагнитные подвески на авто – миф или реальность

В чем уникальность электромагнитной подвески

Инженерами компании Bose в 1980 году были вычислены оптимальные параметры для подвески автомобиля. Благодаря длительным исследованиям был разработан новый вид подвесок – электромагнитная подвеска bose.

Электромагнитная подвеска – это механизм, созданный на основе линейного электродвигателя, который может работать как упругий или демпфирующий элемент, в соответствии командам микроконтроллера. По большому счету представленный линейным электродвигатель замещает уже всем привычный стандартный амортизатор.

Принцип работы электромагнитной подвески

Подвеска имеет высокий уровень безопасности и работает безотказно. Если случиться так, что прекратиться подача электроэнергии, система не перестанет выполнять свою функцию, так как она способна автоматически переключаться в режим простой механической подвески, применяя систему электромагнитов. Она экономична. Ее экономичность достигается за счет вырабатывания электроэнергии при обратном ходе электромагнита.

Как работает?

Принцип работы данной системы отошел от использования упругих элементов (пружин), вместо этих элементов используется система с электромагнитами. Управление всей системой осуществляется посредством электронного узла (бортового компьютера). Его назначением является постоянное снятие показаний датчиков на колесах и по периметру кузова авто. Управление электромагнитами проще, нежели жидкостью или газом.

Существует три вида электромагнитных подвесок:

  • Delphi
  • SKF
  • Bose

Электромагнитная подвеска от компании-производителя Delphi представляет собой конструкцию однотрубного амортизатора, который заполняется электромагнитом, веществом с включением магнитных частей (их размер от 5-10 микрон). Их количество равняется третей части от всего объема требуемой жидкости. Для того чтобы они не сливались, предусмотрено специальное покрытие, которое препятствует этому.

Электромагнитом выступает головка поршня, которым управляет бортовой компьютер. В момент воздействия магнитного поля происходит встраивание частиц в упорядоченную структуру. Таким образом, это способствует увеличению вязкости жидкости и изменению режима работы амортизатора.

Преимущества данной системы заключается в том, что скорость ее реакции на запрос составляет одну мс, а это значит что она в десять раз быстрее, нежели системы с электромагнитными клапанами. Ее потребляемая мощность – 20 Вт. Еще одним немаловажным преимуществом является ее универсальность – в случае выхода из строя электромагнита и при отсутствии управляемого сигнала подвеска может автоматически работать в режиме обычного амортизатора, используя гидравлику.

СКФ подвеска была разработана шведской компанией. Разработчики решили пойти другим путем и за основу взяли простоту, решив, что это будет залогом надежности, а также большого успеха. Конструктивно подвеска СКФ представляет собой некую капсулу, которая состоит из двух электромагнитов. В момент передвижения автомобиля бортовой компьютер, встроенный в авто, проводит анализ датчиков на колесах и, в зависимости от результатов, меняет жидкость демпферного элемента, создавая оптимальный режим работы.

В этом случае пружина выполняет роль упругого элемента, это предусмотрено для того, чтобы транспортное средство могло иметь подвижность даже в момент отсутствия сигналов управления. Огромным преимуществом данного типа считается отсутствие эффекта «проседания».

Даже при длительной стоянке автомобиль не проседает за счет того, что аккумулятор, даже в неактивном режиме, питает элементы подвески СКФ.

Подвеска Боуза – это творение известного ученого одного из американских университетов, а также основателя и владельца компании-производителя Bose, которая также известна разработкой различной аудио аппаратуры и не только. Созданная подвеска этим автором считается самым лучшим решением среди электромагнитных видов. Подвеска Боуз – это линейный электродвигатель, который может работать в нескольких режимах: как демпфирующий или упругий элемент. Конечно, это не новая идея, но до него еще никто не смог добиться такого быстродействия.

Шток, на котором закреплены постоянные магниты, во время работы выполняет по длине обмотки статора возвратно-поступательные действия. Это позволяет не только гасить все возможные колебания, которые могут возникнуть на неровных участках дороги, но и дает возможность по-новому управлять транспортным средством. К примеру: при выполнении виража можно выбрать такой режим работы бортового компьютера, чтобы тот создал схему подачи сигналов, при которой рабочим, в момент выполнения виража, будет заднее внешнее колесо.

Еще одним режимом работы является электрогенератор. Во время движения автомобиля по прямому участку пути, все возникающие в этот момент колебания из-за неровности дроги преобразовываются в электрический ток. Таким образом, нет рассеивания энергии в пространстве, а она собирается в аккумуляторах, чтобы использоваться в дальнейшем.

Единственным недостатком является необходимость создания программного обеспечения для управления данной сложной системой. Но, процесс идет и программное обеспечение разрабатывается. Возможно, очень скоро подвеска будет реализована в виде серийного производства для многих современных автомобилей.

Видео “ Электромагнитная подвеска колес”

На записи показан принцип работы электромагнитной подвески колес.

Ссылка на основную публикацию
Щетки стеклоочистителя на Ниву Шевроле размер передних и задних дворников, советы по выбору Нива Ре
Размер щеток шеви нива Автомобиль — источник повышенной опасности. Как для пешеходов, так и для людей, находящихся внутри него. Немалое...
Штрафа за тонировку — размер штрафа и нормы для тонировки
Тонировка автомобиля насколько допустима и каков размер штрафа купить от производителя на официальном сайте Несмотря на то что езда в...
Штрафстоянки; Негабаритоф; Негабаритоф
Штраф за негабаритный груз какое наказание от ГИБДД при перевозе на автомобиле, легковом или «Газели Глава 23 ПДД регламентирует перевозку...
Щетки стеклоочистителя на Фольксваген Поло седан — Автомобильные стеклоочистители
Щётки на Поло седан; Про щётки Выбираем стеклоочистители на Volkswagen Polo седан. Рассмотрим бескаркасные, гибридные и каркасные дворники из разных...
Adblock detector