Приводы и амортизаторы

Привод устанавливается на амортизаторе и приводит в действие управляющий стержень, который составляет единое целое с клапаном, изменяющим силу сопротивления амортизатора.

Привод состоит из двигателя постоянного тока, зубчатой передачи и соленоида (рисунок 12.3).

1 - электродвигатель; 2 - ведущее зубчатое колесо; 3 - зубчатый сегмент; 4 - соленоид; 5 - стопор; 6 - управляющий стержень

Рис. 12.3 Исполнительный механизм: общий вид (справа) и в разрезе (слева)

Изменением токов, проходящих через двигатель и соленоид, осуществляется 3-ступенчатое переключение силы сопротивления. Ток пропускается в течение 150 мс только при переключении. Если ток протекает только через двигатель, то зубчатый сегмент в соответствии с полярностью тока двигается влево или вправо, а если ток проходит и через двигатель, и через соленоид, то зубчатый сегмент занимает промежуточное положение.

В амортизаторе, как показано на рисунке 12.4, поворотный золотник имеет три отверстия, а стержень поршня - два пропускных отверстия.

Привод, вращая поворотный золотник, открывает или закрывает отверстие, т. е. уменьшает или увеличивает площадь сечения перепускного канала. В результате обеспечивается переключение на один из трех режимов работы подвески (малая, средняя или большая сила сопротивления).

Рис. 12.4 Конструкция амортизатора.

При малой силе отверстия А и С поворотного золотника открыты, при средней - открыто отверстие В, а при большой - закрыты все отверстия. Такая конструкция работает как невозвратный клапан.

Датчик положения рулевого колеса вырабатывает сигналы, пропорциональные углу и направлению поворота рулевого колеса. Хотя существуют различные аналоговые датчики, ниже приведен датчик цифрового типа, использующий так называемый фотопрерыватель.

Фотопрерыватель представляет собой полупроводниковый прибор, содержащий пару из светоизлучающего диода и фототранзистора. В зависимости от наличия или отсутствия излучения светодиода фототранзистор открыт или закрыт.

Датчик положения рулевого колеса содержит, как показано на рисунке 12.5, фотопрерыватель и диск с прорезями, который помещается между светодиодом и фототранзистором фотопрерывателя.

1 - диск рулевого управления 2 - корпус датчика; 3 - фотопрерыватель; 4 - прорези

Рис. 12.5 Датчик положения рулевого колеса

Фотопрерыватель устанавливается на рулевой колонке, а диск - на валу рулевого колеса. При повороте рулевого колеса диск вращается, и фототранзистор попеременно открывается и закрывается (переходит в состояние пропускания тока или отсечки). В результате появляется цифровой сигнал, содержащий информацию об угле поворота рулевого колеса. Однако при использовании только одного фотопрерывателя сигналы поворота влево и вправо оказываются одинаковыми, поэтому для обнаружения направления необходимы два фотопрерывателя.

Направление определяется при этом по разности фаз сигналов фотопрерывателей. Описанный датчик имеет 20 прорезей, что соответствует углу в 18°.

12.1.2 Управление высотой кузова автомобиля

При изменении числа пассажиров и массы груза изменяется расстояние между кузовом и поверхностью дороги (клиренс). Управление высотой кузова позволяет стабилизировать это расстояние, что повышает безопасность движения. Поддержание высоты постоянной дает возможность также уменьшить изменение положения оптической оси светового пучка фар. Более того, сохраняется неизменным ход рессор и предотвращается касание элементов кузова о грунт при движении по плохой дороге.

1 - реле; 2 - двигатель компрессора; 3 - индикаторная лампа; 4 - фильтр-водоотделитель; 5 - компрессор; 6 - датчик высоты; 7 - амортизатор; 8 – ЭБУ

Рис. 12.6 Пример системы управления высотой автомобиля («Тойота»)

Уменьшая на высокой скорости высоту, можно повысить безопасность движения и уменьшить сопротивление воздуха.

Управление высотой производится обычно с помощью пневматических упругих элементов.

Структура системы

Управление высотой может осуществляться на всех четырех колесах или только на двух задних.

На рисунке 12.7 показан пример системы управления двумя колесами. Сигнал от датчика высоты поступает в ЭБУ. При отличии текущей высоты от номинальной ЭБУ, управляя компрессором или выпускным клапаном, регулирует давление в упругих элементах и поддерживает высоту постоянной. Компрессор работает от малогабаритного двигателя, источником напряжения для которого служит аккумуляторная батарея. При необходимости увеличения высоты компрессор по сигналу от ЭБУ посылает сжатый воздух в фильтр-водоотделитель. Фильтр представляет небольшую камеру, наполненную силикагелем, и предназначен для удаления влаги из проходящего воздуха. Кроме того, в камере имеется клапан для выпуска воздуха из системы при уменьшении высоты. Это позволяет одновременно с выпуском воздуха удалить и влагу, поглощенную силикагелем. Упругие элементы составляют с амортизаторами единую конструкцию, в которой изменение давления воздуха в упругих элементах приводит к изменению высоты амортизаторов.

В системе, показанной на рисунке, применены гидравлические амортизаторы и упругие элементы.

Рис. 12.7 Положение рычага датчика высоты при высоком (слева) и низком (справа) положениях кузова.

Датчик высоты устанавливается на шасси автомобиля и имеет шарнирно закрепленный рычаг, который соединен с рычагом заднего амортизатора. При изменении высоты рычаг датчика, как показано на рисунке 12.7, перемещается вверх или вниз. Датчик содержит два фотопрерывателя, аналогичные тем, которые использованы в датчике положения рулевого колеса, причем фотопрерыватели смещены относительно друг друга по периметру диска, соосного с рычагом датчика. Комбинация сигналов двух фотопрерывателей позволяет определить четыре состояния высоты автомобиля. Такой датчик очень удобен для цифровых схем, поскольку выдает импульсные сигналы, и в отличие от аналоговых не требует преобразователя.

12.1.3 Комплексное управление подвеской

Выше были описаны системы управления силой сопротивления амортизаторов и высотой автомобиля. Кроме этого, находят применение системы управления жесткостью подвески, в качестве которой обычно используют пневматическую или гидропневматическую подвеску. Чем меньше жесткость подвески, тем меньше колебания кузова и выше комфортабельность. Жесткость пневматической подвески можно сделать достаточно малой, однако это повлечет за собой появление крена и продольных колебаний. По этой причине управление жесткостью подвески в большинстве случаев комбинируют с управлением высотой кузова и силой сопротивления амортизаторов.

Структура системы

На рисунке 12.8 показан пример системы управления силой сопротивления и жесткостью подвески.

1. Передний датчик высоты

2. Переключатель режимов «автоматический/ручной»

3. Датчик высоты

4. Датчик положения рулевого колеса

5. Датчик ускорения G

6. Датчик степени открытия дроссельной заслонки

7. Сигналы для внешних средств диагностики

8. Индикаторная лампа режима

Рис. 12.8 Пример системы управления жесткостью подвески (показано управление только передними колесами) («Мицубиси»).

Принцип и функции управления в основном такие же, как при управлении силой сопротивления.

Сигналы от датчиков скорости автомобиля, угла поворота рулевого колеса, ускорения, угла открытия дроссельной заслонки поступают в ЭБУ, который одновременно регулирует жесткость подвески и силу сопротивления. Управление жесткостью осуществляется изменением эффективного объема за счет открывания или закрывания клапана, установленного между вспомогательной и основной камерами пневматической подвески; управление силой сопротивления производится изменением площади сечения отверстия.

Одновременность переключения достигается тем, что управляющий стержень, проходящий через амортизатор, поворачивается исполнительным механизмом, управляемым электромагнитным клапаном.