Магнитные амортизаторы на авто

Особенности и преимущества магнитной подвески

В процессе постоянного усовершенствования ходовой части автомобиля ученые и инженеры разработали уникальную магнитную подвеску. Некоторые ее варианты уже устанавливаются на автомобилях премиум-класса, остальные пока нашли применение лишь на опытных образцах. Из статьи узнаем, что такое магнитная подвеска: ее виды, характеристики, преимущества и недостатки, отличия от других типов подвесок.

Все, что нужно знать о магнитной подвеске

Электромагнитная подвеска — это довольно сложное устройство в виде стойки на каждое колесо, заменяющее пружину и амортизатор. Управляется она электронным блоком и предназначена для обеспечения более высокой плавности хода автомобиля.

Общий вид электромагнитной подвески

Отличие магнитной подвески от классических ее предшественниц заключается в возможности работы при полном отсутствии пружин, торсионов, стабилизаторов, амортизаторов и других вспомогательных элементов. Здесь функции этих компонентов выполняют электромагнитные клапаны или магнитно-реологическая жидкость. Хотя некоторые подвески оснащены пружинами и амортизаторами на случай, если выйдет из строя автоматическая система управления.

Если в гидравлических подвесках функциональным элементом служит специальная жидкость, в механических – упругие элементы (пружины), в пневматических – воздух, то в случае магнитного аналога эта роль отводится электромагнитам. Фактически это позволяет автолюбителю отслеживать все показатели положения кузова и колес в режиме реального времени.

Преимущества и недостатки магнитной подвески

Достоинства магнитной подвески исходят из самого ее предназначения. К ним относятся:

1. высокая плавность хода автомобиля;
2. устойчивость автомобиля при движении на больших скоростях;
3. высокий уровень комфорта и безопасности при движении по различным поверхностям;
4. рациональное использование энергетических ресурсов машины.

На сегодняшний день главным недостатком такого вида подвески является лишь ее высокая стоимость.

Виды магнитных подвесок

В настоящее время известны три крупных мировых бренда, выпускающие магнитные подвески:

• SKF;
• Delphi;
• Bose.

Остановимся на каждом из них более подробно.

Магнитная подвеска SKF

Электромагнитная подвеска, созданная шведской компанией, представлена в виде капсулы. Капсула состоит из двух электромагнитов. На основе данных со всех датчиков, собранных бортовым компьютером, корректируется жесткость демпфирующего элемента. Это позволяет выбрать оптимальный режим движения автомобиля.

Магнитная стойка SKF

Ключевой задачей, которая была поставлена перед шведскими специалистами при разработке своего варианта магнитной подвески, являлось достижение простоты и надежности конструкции.

В случае неисправности системы управления подвеска продолжает функционирование за счет пружины. Возможность перехода из автоматического режима в механический является главным преимуществом подвески SKF. Кроме того, устройство подвески позволяет избежать эффекта проседания при длительной стоянке машины.

Подвеска Delphi

Передний и задний магнитные амортизаторы Delphi

В варианте от Delphi подвеска представлена в виде однотрубного амортизатора, заполненного магнитно-реологической жидкостью. Размер магнитных частиц в составе не превышает десяти микрон. Особое покрытие, добавленное в раствор в пропорции «один к трем», препятствует слипанию частиц между собой.

Поршень амортизатора, управляемый электронным блоком, содержит в себе электромагнит. При подаче управляющего сигнала образуется магнитное поле и частицы принимают упорядоченную структуру. Вязкость жидкости увеличивается. Режим работы амортизатора меняется — он становится более жестким.

Главным преимуществом подвески является скорость реакции, не превышающая 1 м/с. Помимо этого при неисправности системы управления подвеска будет функционировать за счет гидравлического амортизатора. Это обеспечивает безопасность при управлении транспортным средством.

Электромагнитная подвеска Bose

Магнитная подвеска, разработанная ученым Арамом Боузом (да-да, именно тем, кто также производит премиальное музыкальное оборудование), является одной из самых популярных и обсуждаемых. В его трактовке устройство представлено линейным электродвигателем, который, в зависимости от режима движения, работает как упругий или демпфирующий элемент.

Отличительная особенность этой подвески – быстрота действия за счет работы магнитного штока. Амортизационный шток с установленными на нем постоянными магнитами совершает возвратно-поступательные движения по длине обмотки статора, расположенного в корпусе. Устройство сглаживает колебания при движении на неровных участках дороги. Это обеспечивает повышение эффективности управления транспортным средством.

Стойки от Bose

Подвеска Bose предусматривает большой диапазон различных настроек:

• в процессе прохождения виража водитель может подобрать схему сигналов бортового компьютера таким образом, что опорным выступит заднее внешнее колесо;
• в повороте подвеска перенесет нагрузку на переднее внешнее колесо.

Это обеспечивает повышенный контроль над управлением транспортным средством независимо от типа покрытия дороги.

Еще одной особенностью подвески Bose является режим «электрогенератор». При движении автомобиля по прямой колебания, вызванные неровностью дороги, превращаются в электрическую энергию. При этом электроэнергия не рассеивается в пространстве, а концентрируется в аккумуляторных батареях для дальнейшего применения.

К сожалению, не весь потенциал подвески Bose реализован до конца. Процесс тормозит разработка программного обеспечения.

Магнитная подвеска, безусловно, позволяет добиться нового качества управления автомобилем. Она обеспечивает комфорт, хорошую управляемость и безопасность на дороге. В промышленных масштабах только очень крупные компании устанавливают на свои автомобили адаптивную электромагнитную подвеску. Например, магнитно-реологическая жидкость (как в подвеске Delphi) применяется в следующих адаптивных подвесках:

TemaSiberian ›
Блог ›
Электромагнитная подвеска

Одним из современных видов автомобильных подвесок является, так называемая, электромагнитная подвеска. Но пока что подобные подвески не очень распространены.

Ещё со времён Максвелла и Фарадея, основоположников теории применения электромагнитного поля в практических целях, конструкторы и инженеры постоянно пытаются расширить границы использования таких явлений как сверхпроводимость и магнитная индукция. Ведь это открывает широчайшие возможности перед человечеством.

Но только в 80-х годах 20 века явление электромагнетизма начали применять с практическими целями. В 1982 году был построен первый поезд, который передвигался на магнитной подушке и достигал скорости 501 км/час. Это и положило начало новых разработок, в том числе и в автомобилестроении.

1. В чем уникальность электромагнитной подвески. Автомобильная подвеска – это совокупность компонентов и механизмов, которые выполняют роль связующего звена между дорогой и кузовом. Автомобильная подвеска входит в состав шасси.

Электромагнитная подвеска, как и любая другая, выполняет такие функции:
1. Соединение колёс или мостов автомобиля с его кузовом или рамой.
2. Передача на несущую систему (кузов, рама) моментов и сил, которые возникают при взаимодействии колёс с дорогой.
3. Обеспечение нужного характера перемещений колёс относительно автомобильного кузова или рамы.
4. Обеспечение плавности хода автомобильного средства.

Автомобильные подвески состоят из таких основных компонентов:
1. Упругие составляющие, которые способны принимать и передавать силы в вертикальной плоскости.
2. Направляющие составляющие, которые формируют особенности перемещения автомобильных колёс, их связи между собой, а также воспринимают и передают боковые и продольные силы.
3. Амортизаторы, которые предназначаются для гашения колебаний несущей системы во время передвижения по дороге.

В обычных подвесках один элемент может выполнять сразу несколько функций. Но большинство современных подвесок – это крайне сложные конструкции, состоящие из множества элементов, каждый из которых имеет свой назначение. Такой подход помогает обеспечить очень хорошие параметры управляемости, комфортабельности, устойчивости автомобиля, его безопасности В электромагнитных подвесках подобные составляющие также присутствуют, но они усовершенствованы и модифицированы. В чём же особенности конструкции таких подвесок? Электромагнитная подвеска автомобиля представляет собой конструкцию, в основе которой лежит электродвигатель. Этот двигатель имеет два режима работы: как демпфирующий элемент и как упругий элемент. Режим работы определяет микроконтроллер. Таким образом, этот электродвигатель заменяет стандартный автомобильный амортизатор.

Уникальность электромагнитной подвески состоит в том, что она работает безотказно и имеет очень высокий уровень безопасности. В случае прекращения подачи электроэнергии в систему подвески, она способна переключиться в механический режим работы посредством системы электромагнитов. То есть, становиться обычной механической подвеской. При всём этом электромагнитные подвески очень экономичны с точки зрения потребления электроэнергии. Такая экономичность становиться возможной из-за того, что на обратном ходе электромагнита происходит выработка электроэнергии.

2. Как работает электромагнитная подвеска.
Многим, наверное, уже стало интересно, как работает электромагнитная подвеска. В основе работы электромагнитной подвески лежит принцип электромагнетизма, то есть зависимости электрического и магнитного полей.

Обычные механические подвески работают благодаря наличию пружин или упругих элементов. Гидравлические подвески используют в качестве рабочего элемента жидкость. Что касается электромагнитных подвесок, то в их конструкции используются электромагниты, от которых и произошло название подвески. Вся система управляется при помощи бортового компьютера (электронного узла), который в режиме реального времени снимает показатели с колёс и по всему периметру автомобильного кузова и посылает соответствующие команды на подвеску. Управлять электромагнитами намного проще, чем управлять жидкостью, пружинами и другими механическими элементами.

3. Виды электромагнитных подвесок.
Различают такие виды электромагнитных подвесок в зависимости от производителя:
1. SKF.
2. Delphi.
3. Bose.

Электромагнитные подвески SKF были разработаны в Швеции. В их основе лежит принцип простоты и надёжности. По конструкции подвеска SKF – это капсула, состоящая из двух электромагнитов. Когда транспортное средство находиться в движении, встроенный автомобильный бортовой компьютер анализирует датчики на колёсах и подаёт сигналы, изменяющие текучесть демпфирующего компонента подвески и создавая оптимальные условия для работы. В конструкции также присутствуют упругие элементы – пружины, которые обеспечиваю подвижность даже, если бортовой компьютер перестанет подавать сигналы.

Преимущества электромагнитных подвесок SKF:
1. При использовании подвесок этого вида, на автомобиле полностью отсутствует эффект, так называемого, «проседания» даже при длительной стоянке транспортного средства. Это достигается благодаря тому, что даже в неактивном состоянии аккумулятор продолжает питать элементы подвески.

2. Даже при отсутствии команд от бортового компьютера (к примеру, произошёл сбой в работе) подвеска сохраняет подвижность благодаря встроенным пружинам.

Электромагнитная подвеска от компании Delphi по своему внешнему виду – это однотрубный амортизатор. Этот амортизатор заполняется специальным веществом с магнитными частями размером от 5 до 10 микрон и электромагнитом. Вещество заполняет треть всего объёма амортизатора. Кстати, в амортизаторе присутствует спецпокрытие, препятствующее сливу магнитного вещества. В качестве электромагнита выступает головка поршня. А управляет этим поршнем бортовой компьютер.

Принцип работы такой подвески состоит в следующем. Когда магнитное поле воздействует на амортизатор, магнитные частицы вещества выстраивают упорядоченную структуру, что способствует увеличению степени вязкости жидкости и переходу амортизатора на другой режим работы.

Преимущества электромагнитных подвесок Delphi:
1. Такие подвески в десять раз быстрее реагируют на запрос от компьютера, чем системы с электромагнитными клапанами (скорость реакции – одна миллисекунда).

2. Невысокая потребляемая мощность (всего 20 Вт).

3. Подвески очень универсальны. Если электромагнит выйдет из строя и управляющий сигнал будет отсутствовать, то подвеска автоматически перейдёт на режим обычного амортизатора, который использует гидравлику.

В 1980 году профессор одного из американских университетов Амар Боуз, являющийся ещё и совладельцем корпорации Bose провёл расчёты и определил оптимальные параметры для автомобильной подвески. После длительных исследований получилось разработать новый тип подвесок – электромагнитные подвески Bose. Это изобретение считается настоящим прорывом в отрасли автомобилестроения.

Электромагнитная подвеска компании Bose считается лучшим решением, что касается всех электромагнитных подвесок. Как показали пробные испытания такие подвески почти идеально устраняют все возникающие колебания. Подвеска Bose – это линейный электродвигатель, который способен работать в двух режимах:

1. Как упругий элемент.

2. Как демпфирующий элемент.

Подобная идея не нова. Но именно в компании Bose её смогли реализовать лучшим образом и добиться подобного быстродействия и подобных характеристик. В конструкции подвески Bose предусмотрен шток, на котором закрепляются постоянные магниты. Эти магниты способны выполнять возвратно-поступательные движения по всей длине обмотки статора. Подобное решение не только гасит все колебания при движениях на неровной дороге, а также открывает новые горизонты для управления автомобилем. Например, можно запрограммировать бортовой компьютер так, чтобы на момент выполнения какого-то виража было задействовано соответствующее колесо.

Электромагнитная подвеска Bose ещё и способна выступать в роли электрогенератора. Когда транспортное средство движется по некоторому участку пути, все колебания из-за неровностей дороги конвертируются в электрическую энергию. Эта энергия собирается в аккумуляторных батареях и может использоваться в будущем. Что касается недостатков, то подвеска Bose – крайне сложный механизм. И для его управления необходимо специальное программное обеспечение, которое всё ещё разрабатывается. Из-за этого обстоятельства в серийном производстве подвески Bose пока что не реализованы.

Изучаем устройство магнитных амортизаторов

Развитие технологий в области машиностроения привело ко многим полезным открытиям, позволившим усовершенствовать транспортное средство. Возможно, изначально некоторые из них покажутся странными и ненужными, но, в конечном счете, их все равно начнут использовать в широкой практике. Именно таким новшеством является магнитный амортизатор, хотя первые разработки устройства появились еще в СССР . Давайте же ближе познакомимся с этим весьма любопытным вариантом автомобильного амортизатора.

1. Как устроен магнитный амортизатор?

Конструкция магнитного амортизатора включает в себя цилиндрический корпус, закрытый крышками с двух сторон. И корпус, и крышки изготовлены из немагнитного материала, причем одна из крышек дополнена специальной головкой крепления, а в отверстие второй вставлен шток, на конце которого находится головка крепления. Особенность амортизатора заключается в наличии внутри корпуса поршня, соединенного со штоком и изготовленного в форме магнитной шайбы с присутствующими в ней калиброванными каналами. Продольная ось каждого из этих каналов располагается параллельно продольной оси поршня.

Также в цилиндрический корпус заключена круглая неподвижная магнитная шайба, прикрученная с помощью болтов к крышке с головкой крепления, и несколько подвижных магнитных шайб с одинаковой конструкцией (установлены между поршнем и неподвижной магнитной шайбой). Каждая из подвижных шайб обладает калиброванными сквозными каналами, а их оси располагаются параллельно продольной оси амортизатора. Кроме того, с этой осью совпадает и вектор магнитной индукции, присутствующий у каждой круглой шайбы.

Все пары размещенных рядом круглых магнитных шайб повернуты друг к другу одноименными полюсами, за счет чего удается достичь возможности демпфирования больших по величине сил и обеспечить повышенную надежность и долговечность всей конструкции.

2. Принцип работы магнитного амортизатора

Вся работа магнитного амортизатора базируется на череде последовательных действий его составляющих элементов. Когда давление не воздействует на шток амортизатора, поршень находится в крайнем правом положении, в то время как подвижные магнитные шайбы размещаются на равноудаленных расстояниях друг от друга, а также от поршня и от неподвижной магнитной шайбы.

Как только на шток и на поршень начинает воздействовать нагрузка, последний несколько смещается влево и в ту же сторону, посредством магнитных полей смещая подвижные круглые магнитные шайбы. Соответственно, расстояние между ними тоже уменьшается, а силы магнитных полей, действующие между всеми шайбами, наоборот, возрастают.

Чем больше будет нагрузка на шток, тем дальше вглубь цилиндрического корпуса сместится поршень. Естественно, расстояние между всеми круглыми магнитными шайбами будет уменьшаться, а силы, мешающие передвижению поршня, наоборот, станут возрастать. Когда нагрузка на шток спадает, то, благодаря воздействию магнитных полей соответствующих шайб, все детали устройства магнитного амортизатора возвращаются на исходные позиции.

Исходя из этого, процесс демпфирования реализовывается посредством трения подвижных магнитных шайб о цилиндрический корпус, а также путем пропускания воздуха сквозь калиброванные каналы, и за счет создаваемых магнитных полей, сила воздействия которых возрастает при снижении расстояния между всеми шайбами.

3. Преимущества и недостатки магнитного амортизатора

Как и любое другое устройство, магнитный амортизатор имеет свои преимущества и недостатки. Прежде всего, к первой группе следует отнести простоту конструкции механизма (особенно заметно в сравнении с классическими устройствами), повышенный уровень надежности и долговечности всех деталей механизма, увеличение плавности демпфирования больших по величине сил, причем, регулируя количество подвижных магнитных шайб, есть возможность демпфирования больших или меньших величин. Кроме того, за счет упрощения конструкции подвески, потребность в стабилизаторах поперечной устойчивости отпадает сама собой, а качество контроля жесткости подвески возрастает в несколько раз.

Главным минусом новинки является ее цена, которая существенным образом влияет на возможность массового распространения устройства. Основным виновником такой ситуации является слишком высокая стоимость магнитореологических жидкостей, которые обладают устойчивостью к расслоению и довольно широким диапазоном рабочих температур.

Однако, несмотря на этот нюанс, многие специалисты из области машиностроения просто уверены, что будущее именно за этой конструкцией, так как ее преимущества в значительной мере превосходят указанный недостаток. Да и развитие технологий не стоит на месте, и кто знает, возможно, светилам науки удастся заменить слишком дорогие составляющие конструкции на более доступный аналог.

Подписывайтесь на наши ленты в таких социальных сетях как, Facebook, Вконтакте, Instagram, Pinterest, Yandex Zen, Twitter и Telegram: все самые интересные автомобильные события собранные в одном месте.

Магнитный амортизатор

Изобретение относится к транспортному машиностроению, а именно к подвеске транспортных средств. Сущность изобретения заключается в том, что магнитный амортизатор, имеющий корпус, шток и два ряда постоянных магнитов, содержит установленный на штоке и состоящий из двух половин поршень с каналами, соединяющими верхнюю и нижнюю части гидравлической полости. Между половинками поршня размещена выполненная в виде короткозамкнутого витка обмотка электромагнита. Подпружиненный сердечник электромагнита изготовлен в средней части поршня в форме двухсторонней зубчатой рейки, находящейся в зацеплении с двумя шестернями и соединенной посредством их с кольцевыми секторами, снабженными дросселирующими отверстиями и предназначенными для изменения пропускной способности каналов поршня. Два ряда постоянных магнитов размещены на наружной поверхности корпуса и обращены друг к другу разноименными полюсами. Техническим результатом является повышение энергоемкости магнитного амортизатора и реализация зависимости его сил сопротивления от скорости перемещения штока. 1 ил.

Изобретение относится к транспортному машиностроению, а именно к подвеске транспортных средств.

Аналогом и прототипом заявляемого изобретения является магнитный амортизатор , содержащий корпус, внутри которого размещены два ряда постоянных магнитов, обращенных друг к другу одноименными полюсами, а также шток, на конце которого установлены, по меньшей мере, два постоянных магнита.

Главным недостатком прототипа является низкая энергоемкость, обусловленная использованием сил взаимодействия магнитных полей. Другой существенный недостаток заключается в том, что указанные силы определяются не скоростью перемещения штока, а его положением в корпусе, тогда как сопротивление амортизатора транспортного средства обычно должно зависеть от этой скорости, в автомобилях, например, дегрессивно.

Технической задачей изобретения является повышение энергоемкости магнитного амортизатора и реализация зависимости его сил сопротивления от скорости перемещения штока.

Техническая задача решается тем, что магнитный амортизатор, имеющий корпус, шток и два ряда постоянных магнитов, содержит установленный на штоке и состоящий из двух половинок поршень с каналами, соединяющими верхнюю и нижнюю части гидравлической полости, между половинками которого размещены выполненная в виде короткозамкнутого витка обмотка электромагнита, его подпружиненный сердечник, изготовленный в средней части в форме двухсторонней зубчатой рейки, находящейся в зацеплении с двумя шестернями и соединенной посредством их с кольцевыми секторами, снабженными дросселирующими отверстиями и предназначенными для изменения пропускной способности каналов поршня, а два ряда магнитов размещены на наружной поверхности корпуса и обращены друг к другу разноименными полюсами.

Амортизатор (см. чертеж) содержит корпус 1, направляющую втулку 2, шток 3, установленный на нем поршень 4, гидравлическую полость А, заполненную рабочей жидкостью, и газовую полость В, а также разделитель 5 с уплотнительным кольцом 6, отделяющий гидравлическую полость А от газовой полости В. Поршень 4 разделяет гидравлическую полость А на верхнюю и нижнюю части. Он состоит из двух половинок, соединенных между собой винтами 7, и имеет каналы 8, соединяющие верхнюю и нижнюю части гидравлической полости А. Между верхней и нижней половинками поршня 4 размещены выполненная в виде короткозамкнутого витка обмотка 9 электромагнита и его сердечник 10, изготовленный в средней части в форме двухсторонней зубчатой рейки. Сердечник в исходном положении удерживается конической пружиной 11. Реечная часть сердечника 10 находится в зацеплении с двумя шестернями 12, которые, в свою очередь, соединены зубцами с кольцевыми секторами 13, предназначенными для изменения пропускной способности каналов 8 поршня 4. Кольцевые секторы 13 снабжены дросселирующими отверстиями 14. На наружной поверхности корпуса 1 размещены два ряда 15 магнитов, они обращены друг к другу разноименными полюсами. Амортизатор работает следующим образом.

При сжатии, с началом движения штока 3 вниз, давление рабочей жидкости в нижней части гидравлической полости А возрастает. Магнитные силовые линии двух рядов 15 постоянных магнитов начинают пересекаться обмоткой 9 электромагнита, индуцируя в ней электрический ток. На малых скоростях перемещения штока 3 этот ток недостаточен для создания собственного магнитного поля обмотки 9, способного обеспечить силу втягивания сердечника 10, достаточную для того, чтобы сколько-нибудь сжать пружину 11 и вывести посредством шестерен 12 кольцевые секторы 13 из исходного положения. В нем указанные секторы перекрывают каналы 8, а рабочая жидкость перетекает из нижней части гидравлической полости А в верхнюю только через дросселирующие отверстия 14. С увеличением скорости штока 3 до регламентированного значения исходное положение кольцевых секторов 13 сохраняется, а сила сопротивления перемещению штока 3 растет. При дальнейшем, после достижения регламентированного значения, повышении скорости штока индуцируемый в обмотке 9 ток создает такое магнитное поле, при котором сердечник 10 втягивается в нее, преодолевая сопротивление пружины 11 и поворачивая шестерни 12. Вместе с ними поворачиваются кольцевые секторы 13, открывая по мере увеличения скорости штока 3 каналы 8 в поршне 4. Рост силы сопротивления перемещению штока 3 замедляется. Ветви сжатия на характеристике сопротивлений амортизатора придается дегрессивный вид.

Сила давления рабочей жидкости, действующая на разделитель 5 в процессе сжатия амортизатора, сдвигает его вниз, сжимая газ, расположенный в полости В. Объем газовой полости В уменьшается на величину, равную увеличению объема части штока 3, находящейся в гидравлической полости А.

При отбое, с началом движения штока 3 вниз, давление рабочей жидкости в нижней части гидравлической полости А уменьшается. Магнитные силовые линии двух рядов 15 постоянных магнитов начинают пересекаться обмоткой 9 электромагнита, индуцируя в ней электрический ток. На малых скоростях перемещения штока 3 этот ток недостаточен для создания собственного магнитного поля обмотки 9, способного обеспечить силу втягивания сердечника 10, достаточную сколько-нибудь сжать пружину 11 и вывести посредством шестерен 12 кольцевые секторы 13 из исходного положения. В нем указанные секторы перекрывают каналы 8, а рабочая жидкость перетекает из верхней части гидравлической полости А в нижнюю только через дросселирующие отверстия 14. С увеличением скорости штока 3 до регламентированного значения исходное положение кольцевых секторов 13 сохраняется, а сила сопротивления перемещению штока 3 растет. При дальнейшем, после достижения регламентированного значения, повышении скорости штока индуцируемый в обмотке 9 ток создает такое магнитное поле, при котором сердечник 10 втягивается в нее, преодолевая сопротивление пружины 11 и поворачивая шестерни 12. Вместе с ними поворачиваются кольцевые секторы 13, открывая по мере увеличения скорости штока 3 каналы 8 в поршне 4. Рост силы сопротивления перемещению штока 3 замедляется. Ветви отбоя на характеристике сопротивлений амортизатора придается дегрессивный вид.

Сила давления газа, действующая на разделитель 5 в процессе отбоя амортизатора, сдвигает его вверх, уменьшая объем гидравлической полости А на величину, равную уменьшению объема части штока 3, находящейся в гидравлической полости А.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается тем, что содержит установленный на штоке и состоящий из двух половин поршень с каналами, соединяющими верхнюю и нижнюю части гидравлической полости, между половинками которого размещены выполненная в виде короткозамкнутого витка обмотка электромагнита, его подпружиненный сердечник, изготовленный в средней части в форме двухсторонней зубчатой рейки, находящейся в зацеплении с двумя шестернями и соединенной посредством их с кольцевыми секторами, снабженными дросселирующими отверстиями и предназначенными для изменения пропускной способности каналов поршня, а два ряда магнитов размещены на наружной поверхности корпуса и обращены друг к другу разноименными полюсами.

В заявляемом устройстве повышена энергоемкость и реализована зависимость его сил сопротивления от скорости перемещения штока.

Существующие промышленные технологии и применяемые материалы позволяют организовать массовое производство предлагаемого магнитного амортизатора.

Использованный источник информации

1. Патент США №5584367, кл. В 60 L 13/10, 1995 г. (аналог и прототип).

Магнитный амортизатор, имеющий корпус, шток и два ряда постоянных магнитов, отличающийся тем, что содержит установленный на штоке и состоящий из двух половин поршень с каналами, соединяющими верхнюю и нижнюю части гидравлической полости, между половинками которого размещены выполненная в виде короткозамкнутого витка обмотка электромагнита, его подпружиненный сердечник, изготовленный в средней части в форме двухсторонней зубчатой рейки, находящейся в зацеплении с двумя шестернями и соединенной посредством их с кольцевыми секторами, снабженными дросселирующими отверстиями и предназначенными для изменения пропускной способности каналов поршня, а два ряда постоянных магнитов размещены на наружной поверхности корпуса и обращены друг к другу разноименными полюсами.

Электромагнитная подвеска Bose — устройство и принцип работы

Видео, недавно опубликованное на страничке Carakoom в ВК вызвало у многих неподдельный интерес и к моему счастью, никто так и не смог привести достаточно информации, чтобы утолить голод знаний у страждующих умов. Так что лавры и звёздочки рассказичка заберу я. Итак, для тех, кто не знаком с электромагнитной подвеской вообще, рекомендую ознакомиться с ней в этом видео:

Доктор Amar Bose – крупный специалист и новатор, и работает не только над совершенствованием аудио-систем. Его профессиональный интерес уже давно (с четверть века назад) привлекла автомобильная техника – в первую очередь ходовая. Со свойственным ему нестандартным подходом он бросил на устройство подвески, как говорится, свежий взгляд – и увидел, как надо делать.
Упаковка
Слишком много в подвеске современной легковушки разнообразных деталей. Не говоря уже о направляющем аппарате (рычаги и шарниры), – упругие элементы, амортизаторы, поперечные стабилизаторы… На взгляд д-ра Bose, пришло время собрать все в единый узел, – что он и сделал.
В основе принципиально новой подвески – линейный электродвигатель. Ведь э-моторы делают не только на вращательное движение, но и на поступательное – для обрабатывающих станков с ЧПУ, для перспективных ж/д поездов на э-магнитной «подушке». В общем, ничего особенного; прикол в приложении линейного э-двигателя (ЛЭ) к автомобильному шасси. И получилось неслабо.
Мощный ЛЭ удачно вписывается на место телескопического амортизатора и заменяет собой и его, и пружину, и поперечный стабилизатор. Под контролем ЦПУ на э-двигатель подается напряжение, и на его штоке возникает выталкивающее усилие. Скажем, 375 кг; на 4-х штоках – 1500 кг; то есть, вес легковушки «гольф»-класса с нормальной нагрузкой . Понятно, что ЛЭ поддерживают заданную высоту шасси – независимо от нагрузки. Как с нормальной (гидро)пневматической подвеской; так называемая статическая компенсация.
Кроме того, быстродействующие ЛЭ берут на себя и динамическую компенсацию: ограничивают боковой крен автомобиля , а также устраняют продольные «клевки» при разгоне и торможении. Они способны срабатывать хоть 100 раз в секунду – только подавай напряжение на обмотки статора. А ЦПУ контролирует каждый из 4-х ЛЭ индивидуально, и тут открываются удивительные возможности. Например, игра угловой жесткостью передней и задней подвески – по раздельности. Скажем, при входе в вираж ЛЭ запитываются так, что машина опирается по преимуществу на внешнее заднее колесо – и приобретает легкую избыточную поворачиваемость. Охотно заруливаем в поворот, и упор мягко переносится на внешнее переднее колесо. Выходим из виража с чуть-чуть недостаточной поворачиваемостью. Или еще как-то; вопрос настройки «софта».

Демпфер
Особенно ценно, что ЛЭ не только берут на себя функции упругих элементов подвески, но и гасят, демпфируют колебания . То есть, работают (под контролем того же ЦПУ) как амортизаторы – только электрические. При ходе колеса на неровностях ЛЭ действует уже не как э-двигатель, а в роли линейного альтернатора: поглощает кинетическую энергию, преобразует ее в электрическую – и закачивает бортовую э-сеть.
Совсем иной принцип гашения колебаний: вместо рассеивания их энергии в атмосфере через сильно греющиеся гидроамортизаторы – рекуперирование ее и запасание (в аккумуляторах). Причем ЦПУ может молниеносно изменять характеристики э-амортизаторов – каждого по отдельности и всех 4-х вместе. Достигается фантастическая плавность хода на покрытиях самого разного качества – при великолепном держании дороги и управляемости автомобиля. Тут на передний план выступает программное обеспечение ЦПУ: степеней свободы множество, возможности необозримы, но чтобы взять хоть часть их, нужно тонко настраивать управляющую электронику.
Схема системы Bose «квадро»

Что-то вроде пружинно-гидравлической системы ABC (Active Body Control – активное регулирование подвески) у седанов Mercedes S-класса – только быстродействие несравненно выше и возможности управления еще богаче. И практически полная интеграция в 4 ЛЭ – с проводами высокого напряжения (и больших амперов), ведущими к ним.
Но в отличие от ABC, подвеска Bose по-своему решает болезненный вопрос об отборе мощности. Дело в том, что мерседесовская система работает под высоким гидравлическим давлением (около 150 бар), которое поддерживается гидронасосом, отбирающим от двигателя немалую мощность. Заметный перерасход горючего – в конечном счете на обогрев атмосферы. ЛЭ требуют примерно такой же (электрической) мощности , однако электроупругие элементы/амортизаторы не рассеивают энергию впустую, а всякий раз рекуперируют ее – возвращают обратно в бортовую сеть. Вообразите ситуацию: ветер раскачивает машину на стоянке, а ЛЭ тем самым вырабатывают э-энергию и подзаряжают батареи… Ветроэлектростанция.
Правда, ЛЭ расходуют э-энергию даже и тогда, когда машина неподвижна. Просто потому, что нужно держать ее вес ; иначе говоря, э-магнитные упругие элементы оправданы, только если подвеска в самом деле «активная» и все время работает в режиме динамической компенсации. Тогда э-энергия расходуется на стабилизацию шасси – и тут же возвращается обратно, рекуперируется при гашении колебаний подвески. А вот пружинно-гидравлическая ABC лучше подходит для «пассивной», статической компенсации (поскольку рекуперирование в гидросистеме организовать трудно) – при изменениях нагрузки. В каждом особом случае свое решение.
В металле
Д-р Bose – профессиональный математик, и четверть века назад он начал работу с создания компьютерных моделей автомобильной подвески. А теперь испытания проходит вполне реальный Lexus LS400, оснащенный э-магнитной «квадро»-подвеской. Вместо телескопических амортизаторов – ЛЭ; в паре с ними в качестве вспомогательных упругих элементов работают торсионы. Они принимают на себя вес пустого автомобиля, – чтобы не расходовать зря э-энергию на поддержание шасси в статике. А также чтобы «лекс» не ложился (как «ситроены» с гидропневматикой) после длительной стоянки на дорогу. Здесь немало разного рода технических (и электротехнических) тонкостей, однако соль – в 4-х ЛЭ и быстродействующем ЦПУ с соответствующим программным обеспечением. Работы впереди еще много, но уже сейчас д-р Bose показывает впечатляющие результаты.
Два LS400 – в «штатном» исполнении и модифицированный с подвеской Bose – бок о бок на скорости выполняли стандартный маневр двойной «переставки» по неровной дороге. Зрителей поразило практически полное отсутствие у Bose-«лекса» кренов и «клевков» – по контрасту с машиной на заводской подвеске. Тут же LS400 с ЛЭ подлетел к трамплину посреди демонстрационной площадки и изящно исполнил прыжок с мягким приземлением. Водитель вышел и поклонился собравшимся, «лекс» рядом с ним тоже сделал реверанс. Публика рукоплескала.
По словам профессиональных «драйверов», э-магнитная подвеска дает уверенность в полном контроле над автомобилем. А когда тест-машина катится по неровной дороге, активное подавление резких толчков и вибраций заметно повышает плавность хода. В общем, LS400 с э-магнитной подвеской Bose гармонично сочетает разнородные качества: плавность хода, которая превосходит стандарты легковушек люкс-класса. И стабильность шасси на скоростях, характерная для спортивно-гоночных «табуреток».
Поражает, насколько органично подвеска Bose вписывается в образ перспективного автомобиля с его мощной бортовой электросетью – на тяговых э-аккумуляторах или водородных топливных элементах. Ему принадлежит обозримое будущее, – и д-р Bose безошибочно попадает в ведущие тенденции. Правда, обойдется стерео-подвеска недешево и поначалу ее получат только самые дорогие и претенциозные модели. И электростартер впервые появился когда-то на недешевом «кадиллаке» и казался вопиющей роскошью. А теперь покупатель «хэтчбека» Golf-класса воспринимает отсутствие климат-контроля и электростеклоподъемников («по кругу»!) как оскорбление. Все относительно, как учил нас великий Эйнштейн.