Jakie są rodzaje zawieszenia aktywnego? Od kiedy aktywne zawieszenie jest stosowane w samochodach? Odpowiedź na te i inne pytania znajduje się w poniższym artykule.

Czym jest aktywne zawieszenie i do czego służy?

Zawieszenie aktywne to rodzaj zawieszenia samochodowego. Wykorzystuje ono system regulujący przemieszczenie pionowe kół pojazdu względem jego podwozia lub nadwozia w odróżnieniu od układów pasywnych złożonych z dużych sprężyn, w przypadku których ruch determinuje wyłącznie profil nawierzchni.

Zawieszenia aktywne dzielą się na dwie klasy: zawieszenia całkowicie aktywne oraz zawieszenia adaptacyjne lub półaktywne. Podczas gdy zawieszenia półaktywne regulują jedynie twardość amortyzatorów w zależności od warunków drogowych lub stylu jazdy, zawieszenia całkowicie aktywne korzystają z siłowników podnoszących i opuszczających indywidualnie poszczególne koła.

Technologia ta pozwala producentom samochodów osiągnąć wyższy komfort jazdy i prowadzenia samochodu dzięki utrzymaniu opon w pozycji prostopadłej do drogi przy pokonywaniu zakrętów, co z kolei przekłada się na lepszą przyczepność i kontrolę.

Jak działa zawieszenie aktywne?

Komputer pokładowy wykrywa ruchy nadwozia za pomocą czujników rozmieszczonych w pojeździe i na podstawie dostarczanych przez nie danych steruje pracą zawieszenia. System praktycznie eliminuje wychyły nadwozia i wahania kąta przechyłu w wielu sytuacjach drogowych, w tym podczas pokonywania zakrętów, przyspieszania i hamowania.

Idealne zawieszenie według tzw. „teorii haku z nieba” powinno pozwalać na utrzymanie stabilnej pozycji pojazdu bez względu na warunki drogowe, tak jakby był zawieszony w niebie za pomocą wyobrażonego haka.

Oczywiście taki poziom amortyzacji jest w praktyce nieosiągalny. Rzeczywiste zawieszenia aktywne stosują siłowniki. Zerowe przyspieszenie pionowe jest obliczane na podstawie wartości podawanej przez czujnik przyspieszenia zamontowany na nadwoziu pojazdu. Elementy dynamiczne składają się jedynie z liniowej sprężyny i liniowego amortyzatora; nie ma więc potrzeby wykonywania skomplikowanych obliczeń.

W zwykłym zawieszeniu sprężynowo-tłumiącym, pokazanym na rysunku, pojazd styka się z podłożem za pośrednictwem sprężyny i amortyzatora. Aby osiągnąć taki sam poziom stabilności jak w przypadku idealnego zawieszenia, pojazd musi stykać się podłożem poprzez sprężynę wzdłuż wyobrażonej linii, co zupełnie wyeliminowałoby występowanie wstrząsów.

Jakie są rodzaje zawieszenia aktywnego?

Pierwsze aktywne zawieszenia wykorzystywały odrębne siłowniki, które mogły niezależnie wywierać siłę na podwozie w celu poprawy właściwości jezdnych. Wady tej konstrukcji to wysokie koszty, złożoność i waga urządzeń oraz konieczność częstej konserwacji. Konserwacja może wymagać specjalnych narzędzi, a niektóre problemy mogą być trudne do zdiagnozowania.

Zawieszenia hydrauliczne

Zawieszenia tego typu regulowane są hydraulicznie. Rozwiązanie takie po raz pierwszy wdrożyła firma Citroen w 1954 r pod kierunkiem Paula Magesa. Ciśnienie wytwarzane jest przez wysokociśnieniową, promieniowo-tłokową pompę hydrauliczna. Czujniki stale monitorują ruchy nadwozia oraz jazdę samochodu, ciągle dostarczając hydraulicznym regulatorom wysokości nowych danych. W ciągu kilku milisekund zawieszenie generuje przeciwsiłę, która podnosi lub obniża nadwozie.Różne odmiany tego systemu można spotkać w wielu masowo produkowanych pojazdach.

Zawieszenie elektrohydrauliczne

Czujniki stale monitorują ruchy nadwozia i jazdę samochodu, ciągle przesyłając do komputera nowe dane. Komputer na ich podstawie uruchamia serwomechanizmy hydrauliczne zamontowane przy każdym kole. Zawieszenie sterowane serwomechanizmami zapewnia niemal natychmiastowe przeciwdziałanie przechyłom nadwozia, zarówno wzdłużnym, jak i bocznym podczas manewrów drogowych.

Wspomagane komputerowo zawieszenie aktywne (CATS) precyzyjnie uzyskuje najlepszy możliwy kompromis pomiędzy komfortem jazdy a łatwością prowadzenia, analizując warunki drogowe i dokonując do 3000 korekt ustawień zawieszenia na sekundę dzięki sterowanym elektronicznie amortyzatorom.

Po uprzednim zastosowaniu w F1, system Active Body Control (aktywna kontrola karoserii) został wykorzystany w samochodach Mercedes-Benz CL-Class (C215). W systemie tym wysokociśnieniowe serwomechanizmy hydrauliczne są sterowane przez elektroniczne układy obliczeniowe. Pojazdy mogą być zaprojektowane tak, aby aktywnie zapobiegały wychyłom podczas pokonywania zakrętów dla poprawy komfortu pasażerów.

Elektromagnetyczne systemy rekuperacyjne

Samochody osobowe z całkowicie aktywnym, sterowanym elektronicznie zawieszeniem wykorzystują elektryczne serwomechanizmy i silniki połączone z elektroniką, co umożliwia gładkie pokonywanie zakrętów i błyskawiczne dostosowanie do każdych warunków drogowych.

Aktywne zawieszenie elektromagnetyczne wyposażone jest w liniowe silniki przy każdym kole, co zapewnia niezwykle szybką reakcję i pozwala na regenerację zużytej mocy poprzez wykorzystanie silników jako generatorów. Rozwiązanie to pokonuje obecny w układach problem związany ze spowolnionymi reakcjami, jak również wysokim zużyciem energii.

Systemy adaptacyjne i półaktywne

Systemy adaptacyjne lub półaktywne mogą jedynie modyfikować współczynnik amortyzacji, nie oddziałując jednak aktywnie na układ zawieszenia. O ile zawieszenia adaptacyjne mają zazwyczaj powolną reakcję czasową i ograniczoną liczbę wartości współczynnika amortyzacji, to reakcja czasowa w przypadku zawieszenia półaktywnego to zazwyczaj kilka milisekund, dzięki czemu możliwa jest praca z szerokim wachlarzem wartości amortyzacji.

Dlatego zawieszenia adaptacyjne zazwyczaj posiadają tylko kilka podstawowych trybów amortyzacji (comfort, normal, sport…), natomiast zawieszenia półaktywne modyfikują amortyzację w czasie rzeczywistym, w zależności od warunków drogowych i dynamiki jazdy.

Systemy sterowanie przy pomocy elektrozaworów

Ten typ jest najbardziej ekonomicznym i podstawowym rodzajem zawieszenia półaktywnego. Składa się z elektrozaworu, który zmienia przepływ płynu hydraulicznego w amortyzatorze, modyfikując tym samym charakterystykę amortyzacji zawieszenia. Elektrozawory połączone są z komputerem, który wysyła im polecenia w zależności od algorytmu sterowania.

Amortyzator magnetoreologiczny

Kolejna nowatorska metoda to amortyzatory magnetoreologiczne, które noszą nazwę MagneRide. Technologia została pierwotnie opracowana przez Delphi Corporation dla GM i – jak wiele innych nowych technologii – stanowiła standardowe wyposażenie Cadillaca STS (model z 2002 r.) oraz niektórych innych modeli GM od 2003 roku.

Płyn do amortyzatorów zawiera tutaj cząstki metalu. Charakterystyką amortyzacji steruje  elektromagnes, którym z kolei kieruje komputer. Zasadniczo, zwiększenie prądu płynącego do obwodu magnetycznego amortyzatora zwiększa strumień magnetyczny obwodu. Zmienia to ułożenie cząstek metalu, co zwiększa lepkość płynu, a tym samym zwiększa szybkość kompresji/odbicia, podczas gdy spadek lepkości zmiękcza amortyzatory poprzez ułożenie cząstek w przeciwnym kierunku.

źródło: en.wikipedia.org