Электромагнитная подвеска

Современные автопроизводители в стремлении усовершенствовать, довести до идеала свою продукцию постоянно изобретают новые технические решения, направленные на повышение надежности транспортных средств и достижение максимального уровня их комфорта.

Одним из инновационных конструктивных решений стала уникальная электромагнитная подвеска автомобиля. По состоянию на момент написания данного материала она пока еще не вошла в массовое производство, используется преимущественно в опытных образцах ТС.

За редким исключением внедряется в некоторых авто премиум-класса. Тем не менее, изобретение весьма перспективное, у него есть все шансы в будущем получить более широкое распространение, поэтому постараемся изучить вопрос в сегодняшнем разговоре.

Что такое электромагнитная подвеска

В техническом плане электромагнитная подвеска авто представляет собой сложнейшее устройство, выполненное в виде отдельной стойки для каждого колеса. Стойка используется вместо классической пружины и амортизатора, для ее управления внедрен электронный блок, все это в совокупности призвано обеспечить максимальную плавность движения транспортного средства. 

Ключевое отличие магнитной подвески от аналогов другого типа кроется в том, что работает она без пружин, стабилизаторов, торсионов, амортизаторов и прочих деталей, обязательных для традиционных предшественниц, присутствующих в конструкции подавляющего большинства современных автомобилей. 

Задачи перечисленных компонентов в данном случае решают либо электромагнитные клапаны, либо так называемая магнитно-реологическая жидкость. Справедливости ради, стоит отметить, что некоторые новые подвески все же оборудуют амортизаторами и пружинами, чтобы машина могла двигаться дальше в случае поломки автоматического блока управления.

Если углубиться в принцип действия современных автомобильных подвесок, можно понять, что в гидравлических основным функциональным элементом является жидкость, обладающая строго специальными свойствами, в механических основой являются пружины, пневмоподвеска функционирует благодаря воздуху.

Так вот ключевую роль в инновационном изобретении современных конструкторов играет мощный электромагнит, благодаря которому водитель может следить за показателями размещения кузова и колес ТС в режиме реального времени.

Функции электромагнитной подвески

Новейшие подвески на электромагнитах – это уникальное решение, направленное на выполнение целого ряда функций. Чтобы с ними разобраться, начнем издалека. Во-первых, любая подвеска, независимо от ее типа, представляет собой совокупность узлов, играющих роль связующего звена между кузовом и дорожным полотном. Это важнейший элемент шасси, без которого нормальное функционирование машины было бы невозможным. 

Магнитная подвеска, равно как и прочие аналоги, необходима для выполнения таких функций:

•  Соединение мостов/колес с рамой или кузовом авто.
•  Передача на раму и кузов сил и нагрузки, возникающих в результате взаимодействия колес с дорогой.
•  Гарантия плавности хода, а значит, и высокого уровня комфорта езды.
•  Обеспечение требуемого характера перемещения колес по отношению к раме или кузову. 

Уникальность предмета нашей беседы состоит в том, что он безотказен в эксплуатации и гарантирует беспрецедентный уровень безопасности езды. Если в результате тех или иных факторов подача электроэнергии в систему вдруг прекратиться, она перейдет на ручной (механический) режим работы благодаря наличию в ее конструкции электромагнитов.

Говоря иными словами, - превратиться не в что иное, как в обыкновенную механическую подвеску, и машина доедет-таки в пункт назначения. 
Электромагнитные конструкции экономичны в использовании, они потребляют минимум электроэнергии, так как на обратном ходу электромагнита продуцируется электрический ток. 

Как это работает? В основе системы лежит принцип электромагнетизма – неразрывной связи между магнитным и электрическим полями.

Управление осуществляется посредством электронного узла, который непрерывно мониторит положение кузова и колес относительно дорожного полотна, следит за показателями и в соответствии с полученными данными посылает на подвеску необходимые команды. Магнитные подвески куда более просты и удобны в управлении, чем классические – пружинные, механические или пневматические аналоги. 

Элементы подвески

Любая автомобильная подвеска состоит из следующих компонентов:

•  Упругие элементы, принимающие нагрузку от дороги и передающие ее в вертикальной плоскости.
•  Направляющие, которые служат для формирования особенностей перемещения колес, обеспечивают их связь друг с другом, а также воспринимают   продольные и боковые силы, гарантируя их дальнейшую передачу.
•  Амортизаторы, необходимые для гашения колебаний несущей системы, пока машина находится в движении по далекому от идеала покрытию.

В классических подвесках каждый из перечисленных выше элементов способен одновременно выполнять несколько функций, однако у каждого из них есть своя уникальная задача и свое назначение. Все это в совокупности позволяет достичь требуемых показателей управляемости, устойчивости авто на дороге, а значит, и безопасности езды. Когда речь идет о конструкции электромагнитных подвесок, все перечисленные детали в них также присутствуют, но в более совершенном виде. 

Выше мы уже писали о том, что в основе системы лежит электродвигатель, способный функционировать в двух режимах – как упругий элемент и как демпфер. В каком именно режиме устройство должно работать в конкретный момент времени, определяет электроконтроллер, который фактически представляет собой более современный аналог классического амортизатора. 

Типы электромагнитной подвески

По состоянию на сегодняшний день существует три вида магнитных подвесок:

1.  SKF.
2.  Delphi.
3.  Bose.

У каждой из них – свои особенности и преимущества, о которых следует поговорить детальнее.

SKF

«Родиной» электромагнитных подвесок является Швеция. Конструкция невероятно проста и надежна, она представляет собой некое подобие капсулы, в составе которой присутствуют два магнита. Во время езды бортовой компьютер непрерывно мониторит положение колес и кузова авто благодаря встроенным в колеса датчикам.

А затем подает сигналы, в соответствии с которыми изменяются характеристики демпфирующего элемента и создаются оптимальные условия работы в каждый конкретный момент времени. Благодаря наличию в конструкции классических пружин подвижность авто сохранится даже в случаях, если электронный БУ выйдет из строя.

Delphi

Внешне система представляет собой однотрубный амортизатор, заполненный веществом, которое содержит магнитные частицы фракцией в 5-10 микрон, а также мощный электромагнит, чьи функции выполняет головка поршня. Управляется весь этот механизм бортовым компьютером.

Работает подвеска следующим образом: в результате воздействия на амортизатор магнитного поля микрочастицы вещества обретают четкую структуру, жидкость становится более вязкой, что провоцирует переход амортизатора на иной режим работы.

Bose

Первое упоминание о ней появилось в 1980 году, автор разработки – американский конструктор Амар Боуз. В результате тщательных расчетов ему удалось определить оптимальные параметры для идеальной автоподвески и создать инновационное на то время решение, которое стало настоящим прорывом в автомобилестроении.

Электромагнитная подвеска Bose до сих пор считается лучшей в своем роде. Многочисленные испытания подтвердили тот факт, что система практически полностью устраняет любые колебания, обеспечивая максимальный комфорт и безопасность езды.

Фактически такая подвеска представляет собой электродвигатель, способный функционировать в качестве демпфера или упругого элемента. Конструкция включает в себя шток с закрепленными на нем магнитами. Последние выполняют возвратно-поступательные движения на всю длину обмотки, способствуя гашению колебаний и улучшению управляемости ТС.

Уникальность подвески Bose заключается в ее способности выполнять функции электрогенератора, трансформируя колебания в результате движения по неровной поверхности в электроэнергию, накапливать ее в аккумуляторе и затем использовать при необходимости.

Преимущества и недостатки

Описывая плюсы магнитной подвески, необходимо отметить:

•  Оперативность реакции (ни одна подвеска другого типа не способна обеспечить такое быстродействие).
•  Предельная плавность хода, благодаря чему машина словно плывет по дороге, а находящиеся в салоне люди не ощущают даже внушительные изъяны дорожного полотна.
•  Максимальная безопасность езды при любой погоде и на любой скорости.

Что касается недостатков, то он, пожалуй, всего один – высокая стоимость конструкции. Цена электромагнитной подвески значительно выше, чем у аналогичных систем другого типа, поэтому в конструкцию ТС такое решение внедряют крайне редко.

Использование в грузовом транспорте

Как уже говорилось выше, до серийного производства дело пока не дошло. Определенные попытки внедрения предпринимает концерн Toyota, опционально устанавливающий такие подвески на ряд моделей премиум-класса.

Не отстают от японских коллег немецкие автостроители, в частности, в качестве эксперимента они внедрили электромагнитную подвеску на «Ауди». А вот что касается установки системы на грузовой транспорт, то в нем есть определенные нюансы.

Проблема энергосбережения на тяжелых и мощных ТС решается куда проще, благодаря предельной точности работы и плавности езды удается свести к нолю любые риски, связанные с транспортировкой грузов, которые требуют бережного отношения. По этой причине электромагнитная подвеска устанавливается на некоторые модели Scania, Neoplan, DAF, Kässbohrer Setra.

Итог

Еще несколько лет назад техническое решение, ставшее темой нашей беседы, было диковинкой, но с каждым годом его используют все чаще. Огромное количество достоинств электромагнитной подвески нивелирует ее дороговизну, поэтому у нас есть все основания полагать, что вскоре она поступит-таки в серийное производство.