Havalı süspansiyon birkaç kategoriye ayrılmıştır ve avantajları nelerdir?
= Karının pastasında eş yok ve çiftin ciğerlerinde karı-koca yok ama havalı süspansiyonda gerçekten hava var.
Neredeyse KOL biliyorum, otomotiv mühendisi Xu Liang Havalı süspansiyonun bileşimini ve işlevini tanıtacak ve analiz edeceğim.
Havalı süspansiyonun temel bileşeni havalı yaydır.Resmi başlamadan önce, hikayenin baş karakterinin soyağacını kısaca tanıtalım - süspansiyon sistemi.
Süspansiyon sisteminin bileşimi
Süspansiyon sistemi elastik elemanlardan (yani yaylar), sönümleme elemanlarından (yani amortisörler), kılavuz mekanizmalardan (kontrol kolları, bağlantı çubukları, direksiyon mafsalları vb.) Ve enine stabilizatörlerden oluşur.
Bunlar arasında, elastik eleman ve sönümleme elemanı esas olarak tamponlama ve sönümleme rolünü oynar, yönlendirme mekanizması, tekerleğin belirli bir ize göre zıplamasını sağlar ve yol gösterici bir rol oynar ve dengeleyici çubuk, direksiyon ve diğer sürüş koşulları sırasında aracın çok büyük olmasını engeller. Yana doğru eğin.
Süspansiyon sistemi simgesi
Rahat olmak veya kontrol etmek zor bir karar
Süspansiyon hakkında konuşurken, iki konuyu atlamak asla mümkün değildir - konfor ve kullanım istikrarı.
Konfor ve kullanım dengesi bir çift düşman gibidir, bu ikisi her zaman birbirleriyle ilgilenmezler.
Ve huylar ve kişilikler çok farklı, birini memnun edersen diğerini kırarsın, aynı zamanda memnun etmek de zor. Bu arasında nasıl seçim yapılacağı çok gelişmiş bir sanattır.
Aracın yol tutuş stabilitesi ve konforu için süspansiyon sisteminin iki çok önemli parametresi vardır, biri yay sertliği, diğeri ise amortisörün sönümleme katsayısıdır.
Konfor, süspansiyon sisteminin (lastikler dahil) yer titreşimlerini filtreleme yeteneğini ifade eder.
Araç için inişli çıkışlı yol yüzeyi, süspansiyon ve lastikler tarafından filtrelenerek gövdeye, koltuklara ve yolculara iletilen giriş ve uyarımdır.
Tipik yol yüzeyinde toplanan pürüzlülük bilgisine göre, yol yüzeyi ivmesinin güç spektral yoğunluğu (PSD), aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi işlenerek elde edilebilir.
Yol girdisinin hızlanma gücü spektral yoğunluğu
Yukarıdaki şekilden, güç spektral yoğunluğunun genliğinin düşük frekanslarda (1 Hz'den az) fazla değişmediği ve 1 Hz'den sonra genliğin hızla arttığı görülebilir.
Vücut kütlesi için (yani, yaylanmış kütle), doğal frekansı yol yüzeyinden gelen güç spektral yoğunluğu girdisinin frekansı ile aynı olduğunda rezonans meydana gelecektir.
Aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi, 1Hz ve 2Hz frekansları benzer olmasına rağmen, giriş gücü spektral yoğunluğunun genliği 1Hz'den sonra hızla artarak rezonansta büyük bir genliğe neden olur.
Yolda sürüş yapan farklı yaylı kütle doğal frekanslarının hızlanma spektrumu
Bu sorunu çözmek için, genellikle, binek araçların yaylı kütlesinin doğal frekansını yaklaşık 1 Hz olarak tasarlamak için çaba harcanmaktadır.
Ve fırlayan kütlenin doğal frekansının ne ile ilgisi var?
Otomobil teorisinin ilgili bilgilerine göre, gövde ve süspansiyon sistemi aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi tek bir kütle modeline basitleştirilebilir.
Gövde tek kütle sistem modeli
Asılı kütlenin doğal frekansı (sönümleme ile) aşağıdaki şekilde elde edilebilir:
Genel bir binek otomobilin sönümleme oranı yaklaşık 0,2-0,4 aralığında olduğundan, kök işaretindeki değer 0,92 ila 0,98'dir ve 1 olarak yaklaşılabilir.
Dolayısıyla doğal frekansı şu şekilde basitleştirilebilir:
Bunların arasında K yayın sertliği ve m2 yaylı kütledir.
Sabit bir m2 değeri öncülüğünde, doğal frekansının 1 olmasını sağlamak istiyorsanız, yay sertliğinin daha küçük olması gerekir.Sertlik ne kadar küçükse, doğal frekans 1 Hz'ye o kadar yakın olur.
Bununla birlikte, sertlik çok küçükse, aşırı koşullarda aracın duruşunu garanti etmek zordur.
Örneğin, yüksek hızlı bir viraj aracında ciddi bir yuvarlanma ve süspansiyonun sınır bloğu ile çarpışacak geniş bir yay darbesi vardır, bu nedenle yol tutuş dengesi zayıf olacaktır.
Bu, konfor ve kullanım dengesi arasındaki ilk çelişkidir.
Sönümlemeden bahsedelim Diğer parametreler değişmeden kaldığında ve sadece amortisörün sönümleme oranı değiştiğinde, değişim eğilimi aşağıdaki şekilde gösterilmektedir.
Sönümleme oranı sırasıyla 0.125, 0.25 ve 0.5, rezonans bölgesinde 1 Hz'ye yakın olduğunda, sönümleme oranı ne kadar büyükse, rezonans genlik değeri o kadar küçüktür;
Düşük frekanslı ve yüksek frekanslı rezonans bölgesinde (yaylanmamış kütlenin doğal frekansı olan yaklaşık 10Hz), sönümleme oranı ne kadar büyükse, değer o kadar büyük olur.
Ve insanlar için 4 ~ 12.5Hz en hassas frekans aralığıdır.Bu aralıktaki sönümleme oranı ne kadar büyükse, genlik o kadar büyük olur.Bu nedenle, sönümleme oranı ne kadar yüksekse, konfor o kadar düşük olur.
Süspansiyon oranının yol tutuş stabilitesi üzerindeki etkisine bakalım.
Bir direksiyon sinyali (adım sinyali) girildiğinde, araç, ikinci dereceden salınım bağlantısının birim adım yanıt eğrisine benzer şekilde sapma oranına yanıt verir.
Sönümleme nispeten küçük olduğunda (genellikle binek araçların sönümleme oranı 0,2 ile 0,4 arasında değişir), sönümleme oranı ne kadar büyükse tepki o kadar hızlı ve aşma o kadar küçük olur.
İkinci dereceden salınım bağlantısının tepkisi ve sönümlenmesi arasındaki ilişki
Aşağıdaki resim Buick 1949 ile Ferrari Monza arasındaki bir karşılaştırmadır.İkisi arasındaki en büyük fark sönümleme oranıdır.
Buick 1949'un sönümleme oranı, Ferrari Monza'nınkinden çok daha küçük.
Büyük bir sönümleme oranıyla, direksiyon sistemi daha hızlı ve daha kararlı (küçük aşma) tepki verecektir ve karşılık gelen yol tutuş dengesi iyi olacaktır; bu, küçük bir sönümleme oranı için yukarıda bahsedilen konfor gereksinimi ile çelişmektedir.
Bu, konfor ve kullanım dengesi arasındaki ikinci çelişkidir.
Buick 1949 ve Ferrari Monza'nın direksiyon girdisi yanıtı
Basit bir özetle, yay sertliği büyüktür, yani süspansiyon zordur ve gövde tutumu bakımı ve lastik topraklama performansı iyi olacaktır, bu da sürüş stabilitesine yardımcı olur, ancak büyük yay sertliği yol yüzeyinde zayıf filtrelemeye sahiptir, bu da konforun daha kötü olacağı anlamına gelir.
Aksine, yay sertliği küçük olduğunda konfor iyidir, ancak süspansiyon yumuşak olduğu için aracın yuvarlanma olasılığı daha yüksektir ve yol tutuş dengesi kötüleşir.
Sönümleme nispeten büyük olduğunda, yani amortisör zordur Bir viraja hızla girip çıkarken, aracın ağırlığı daha hızlı aktarılır ve direksiyona tepki daha hızlıdır, ancak konfor için elverişli değildir.
Sönümleme nispeten küçük olduğunda, amortisör yumuşaktır ve zemine uygulanan uyarma filtresi daha iyidir ve konfor iyidir Karşılık gelen amortisör yumuşaktır ve direksiyona giriş yavaştır, bu da direksiyon stabilitesine elverişli değildir.
Süspansiyon sistemlerinin sınıflandırılması
Bu düşman çiftine hizmet etmek çok zor olduğundan, ikisinin de çözümü yok mu?
Bir dizi cesur fikrim var - "Bu iki parametre keyfi olarak ayarlanabiliyorsa, büyük olmak istediğinizde büyük olmak istediğinizde, küçük olmak istediğinizde küçük olmak istediğinizde sorun çözülecek mi?"
Çok doğru.
Genel olarak, süspansiyon sisteminin yay sertliğinin iki parametresinin ve amortisörün sönümleme oranının ayarlanabilir olup olmadığına göre, süspansiyonu üç kategoriye ayıracağız.
1. Pasif süspansiyon
Araç geliştirmenin ilk aşamasında, sertlik ve sönümleme katsayısı, aracın sürüş stabilitesi ve pürüzsüzlük gereksinimlerine göre optimize edilecektir.Seçildikten sonra, bu iki parametre ayarlanamaz.
Piyasadaki 200.000'in altındaki çoğu binek otomobili pasif süspansiyona sahiptir.Bir arabanın konfor ve yol tutuşu arasında bir denge kurması gerekir ve yalnızca bir stili vardır.
Farklı bölgelerdeki sürüş kültüründeki farklılıklara ve farklı otomobil firmalarının tercihlerine göre kendi sabit tarzını oluşturacaktır.Genellikle piyasada dolaşan Avrupa ve Amerikan modelleri manipüle edilme eğilimindedir ve Japonlar daha rahattır gerçek budur.
En yaygın MacPherson süspansiyonu pasif süspansiyondur
2. Yarı aktif süspansiyon
Yay rijitliği ve sönümleme oranı parametrelerinden biri ayarlanabildiğinde yarı aktif süspansiyon denir.Genelde daha ayarlanabilir sönümleme vardır.
Yaygın olanlar CDC'dir (Sürekli Sönümleme Kontrolü, yani sürekli değişken sönümleme sistemi)
Ve MRC (Magne Ride Control, elektromanyetik indüksiyon süspansiyonu).
Değişken sönümlü amortisörlerden bahsetmeden önce, kısaca geleneksel sabit sönümlü amortisörlerin yapısından bahsedelim.
Çalışma prensibi, araç gövdesi ve süspansiyon göreceli ileri geri hareket yaptığında, amortisörün içindeki yağın üst piston bölmesinden piston valfindeki delikten pistonun alt kısmına tekrar tekrar akması, delik duvarı ile yağ ve sıvı arasındaki sürtünmedir. Dahili moleküler sürtünme, sönümleme kuvvetinin kaynağı olan direnci oluşturur.
CDC'nin değişken sönümlemesi, iki oda arasındaki küçük deliğin boyutunu kontrol ederek elde edilir.
Çünkü debi sabit olduğunda küçük deliğin boyutu hidrolik yağın direnci ile orantılıdır.
Bu nedenle, elektronik kontrol vanası vasıtasıyla deliğin boyutunu değiştirmek, iç ve dış odacıklardaki yağın ileri geri direncini değiştirebilir, böylece amortisörün sönümlemesini değiştirebilir.
CDC nasıl çalışır?
MRC, amortisör içerisindeki manyetoreolojik sıvı ile doldurulur ve elektromanyetik bobinler ile düzenlenir.Manyetoreolojik sıvı, bir manyetik alan etkisi altında akışkan bir sıvıdan viskoplastik bir gövdeye dönüşebilir ve bu değişim kontrol edilebilir, Tersine çevrilebilir, böylece amortisörün sönümleme kuvvetini değiştirir.
MRC nasıl çalışır?
Değişken sönümleme kontrollü amortisör, aracın konforunu ve yol tutuş dengesini büyük ölçüde artırabilir.Sensörleri gerçek zamanlı yol koşullarını, araç hızını ve sürücü girişini toplar.Kontrol ünitesi, ilgili çalışma koşulları altında gerekli sönümleme kuvvetini gerçek zamanlı olarak hesaplar. Sönümleme kuvveti ayarı, ilgili kontrolör tarafından gerçekleştirilir.
Örneğin, araç bir viraj üzerinde sürerken, virajın dışındaki amortisör gövdenin yuvarlanmasını azaltmak için daha zor hale gelecektir;
Araç fren yaptığında, ön aks amortisörü, aracın fren sallanmasını azaltmak için zorlaşacaktır.
Elbette sürücüler, sürüş alışkanlıklarına göre konforlu veya sportif bir süspansiyon stili de seçebilirler.
3. Aktif askıya alma
Aktif süspansiyon, ayarlanabilir yay sertliği ve sönümleme kuvvetine sahip bir süspansiyonu ifade eder.Genellikle değişken bir sönümleme amortisörüne eklenen değişken sertliğe sahip bir yayı ifade eder ve hava yayları daha yaygındır.
Yaygın olarak ticari araçlarda kullanılan mesane tipi, diğeri ise Audi A8, Cadillac XT5, BMW 7 serisi, Tesla Model S, Wei gibi lüks otomobillerde yaygın olarak kullanılan diyafram tipi olmak üzere iki ortak hava yayı vardır. NIO ES8'e gelin ve benzeri.
Audi A8 havalı süspansiyon
NIO ES8 hava yayı ve CDC ayarlanabilir sönümleme amortisörü
Hava yayı, hava yayına, şişirme miktarını gerçek araç kontrolüne ve yol koşullarına göre ayarlayabilen ve böylece aracın direksiyon dengesini ve konforunu ayarlayabilen bir aktif hava pompası eklemektir.
Tamam, daha önce çok saçma sapan söylendi ve kahramanı böyle oynadı. Sonra...
Körüklerin faydaları nelerdir?
1. Konfor niteliksel olarak iyileştirilecektir
Hava yayı, ortam olarak havaya dayandığından, sertlik küçük yapılabilir, böylece yaylı kütlenin doğal frekansı, yol koşulları iyi olduğunda konforu artırabilen yaklaşık 1 Hz'ye kolayca ayarlanabilir.
Dahası, havanın kendisi yüksek frekanslı titreşimi ve gürültüyü etkili bir şekilde filtreleyebilir ve konforu daha da artırır.
Ve yük değiştiğinde (yük yok ve tam yük), yay sertliği her zaman sürüş konforunu sağlamak için otomatik olarak ayarlanabilir.
2. Farklı sürüş modlarında stil değişiklikleri
Pnömatik yayın sertliği geniş bir değişiklik yelpazesine sahip olduğu için, pnömatik yayın sertliğini değiştirerek ve farklı sürüş modlarında değişken bir amortisör ile birlikte çalışarak farklı sürüş stilleri arasında geçiş yapmak mümkündür.
3. Arabanın yüksekliği kaprisli olabilir
Binek otomobiller için aracın yüksekliği de çelişkili bir odak noktasıdır.
Yüksek araç yüksekliği, daha iyi pasiflik anlamına gelir ve engebeli yol koşullarında şasinin çizilmesi konusunda endişelenmenize gerek yoktur, ancak yüksek araç yüksekliği, yol tutuş dengesini etkileyecek yüksek bir ağırlık merkezi anlamına gelir.
Düşük araç yüksekliği, daha iyi yol tutuş dengesi ve sürükleme katsayısı anlamına gelir, ancak pasiflik zayıf olacaktır.
Hava yayı bu çelişkiyi çok iyi çözebilir.
Her pnömatik yay, bir araç yükseklik sensörü ile donatılmıştır, yani araç yüksekliği manuel olarak ayarlanabilir,
Araç yüksekliği de gerçek zamanlı olarak ayarlanabilir.Yol koşulları kötü olduğunda, pasifliği sağlamak için araç yüksekliği artırılabilir ve yol tutuş performansını sağlamak için iyi yol koşullarında araç yüksekliği azaltılabilir.
Aktif süspansiyonun, sürecin karmaşıklığından dolayı pek çok faydası olsa da ve şu anda sadece Wiebuck ve ContiTech bu teknolojide ustalaşmış olsa da, maliyet hala yüksek ve bir kez hasar gördüğünde bakım maliyeti çok yüksek. Lüks arabalarda uygulanır.
Son olarak, argümanları özetlemek gerekirse, havalı süspansiyon iyi bir şey, ancak biraz pahalı ve kırılması kolay.
Sonunda tekrar edeyim.
Bir otomotiv mühendisi yapmak için ne kadar çalıştınız?
Daha iyi bir sürüş deneyimi ve güvenlik performansına sahip olmak için gerçekten kırılmışlar, insanlığın iyi dostlarıdırlar.
Dünya çok güzel, lütfen çevrenizdeki otomotiv mühendislerine iyi davranın (elle komik)
