Управление подвеской

Подвеска, рассматриваемая в настоящем разделе, - это совокупность узлов, которые размещаются между рамой или кузовом автомобиля и мостами. Подвеска содержит рессоры, амортизаторы, стабилизаторы и т. п. Они предназначены для уменьшения колебаний кузова из-за неровностей на поверхности дороги, повышения комфортабельности и обеспечения безопасности движения. Вообще говоря, свойства комфортабельности и безопасности взаимосвязаны. Например, мягкие рессоры повышают комфортабельность, но из-за увеличения возможного смещения центра тяжести автомобиля снижают безопасность движения. С другой стороны, жесткие рессоры повышают безопасность, но снижают комфортабельность, передавая даже самые незначительные неровности дороги.

При проектировании подвески учитывают оба этих свойства и в зависимости от характера транспортного средства осуществляют их согласование. Более того, используя электронную технику, предусматривают управление параметрами подвески в соответствии с условиями движения.

Проектирование такой подвески начинают с разработки системы управления высотой кузова автомобиля относительно поверхности дороги, затем разрабатывают систему управления сопротивлением амортизаторов и, наконец, систему управления жесткостью подвески. В последней системе используют одновременно узлы регулирования высоты и узлы изменения сопротивления. Поэтому ее называют комплексной системой управления подвеской. В системах повышенной комфортабельности предусматривают управление опорами двигателя по аналогии с управлением подвеской. Масса двигателя составляет существенную долю в общей массе автомобиля. Для того чтобы колебания и вибрации двигателя не передавались на шасси автомобиля, используют противовибрационную резину и амортизаторы.

При управлении опорами двигателя с помощью электроники регулируют их характеристики (сопротивление и т. п.) в соответствии с положением автомобиля, обеспечивая тем самым еще больший эффект управления. В основном принципы управления опорой двигателя совпадают с принципами управления подвеской.

12.1.1 Управление сопротивлением амортизаторов

При движении автомобиль испытывает толчки от поверхности дороги. Эти толчки гасятся рессорами и из-за отдачи возникают продолжительные колебания, которые, как показано на рисунке 12.1, демпфируются амортизаторами.

Рис. 12.1 Колебания кузова без амортизаторов (сплошная линия) и с амортизаторами (тонкая линия).

Амортизатор состоит из цилиндра со специальной жидкостью, поршня и отверстия. Во время сжатия, вызванного наездом на препятствие и колебаниями кузова автомобиля, за счет поглощения энергии жидкостью, проникающей через отверстие, возникает усилие сопротивления. Если диаметр отверстия амортизатора достаточно мал, т. е. при большом сопротивлении продолжительность демпфирования будет невелика, но толчки будут поглощаться слабо, что ухудшит комфортабельность. С другой стороны, при большом диаметре отверстия (малом сопротивлении), колебания будут более продолжительными, но сцепление шин с дорогой ухудшится.

Характерной особенностью амортизаторов является увеличение сопротивления с ростом скорости движения поршня. Скорость поршня составляет примерно 0,08 м/с при перемещении по хорошей асфальтовой дороге и 0,2 - 0,3 м/с - по грубой мостовой, т. е. с ухудшением дорожного покрытия скорость поршня увеличивается.

При проектировании амортизаторов сначала целесообразно определить с помощью различных оценок и испытаний в разнообразных дорожных условиях желаемые значения силы сопротивления. Для плохих дорог следует отдавать предпочтение комфортабельности, снижая сопротивление, а для хороших - безопасности движения. Решить задачу совмещения двух свойств с использованием обычной подвески, имеющей только один режим работы, довольно трудно. В связи с этим вводится управление силой сопротивления - ее многоступенчатое изменение в соответствии с условиями движения.

На рисунке 12.2 показана характеристика амортизатора с непрерывным управлением силой сопротивления и тремя режимами ее работы.

А - большое сопротивление, Б - среднее сопротивление; В - малое сопротивление

Рис. 12.2 Зависимость силы сопротивления амортизаторов от скорости поршня для трех режимов работы

Обладая такой характеристикой, даже при небольшой скорости поршня за счет увеличения демпфирующей силы можно предотвратить подъем, «оседание» задней части и крен кузова, возникающие при торможении, ускорении и на поворотах. Это позволяет уменьшить изменение положения кузова автомобиля и повысить безопасность движения.