Aktiivijousitus: mukautuvasta vaimennuksesta korin täyteen hallintaan

”Aktiivijousitus” voi tarkoittaa hyvin eritasoisia järjestelmiä: osa muuttaa vaimennusvastusta, säätää hitaasti korkeutta tai tuottaa kallistusta vastustavan momentin, kun taas pienempi joukko pystyy tuottamaan ohjattua voimaa jokaisessa kulmassa. Ratkaisevaa ei ole elektroniikka vaan se, mitä voimaa järjestelmä voi käskeä, mihin suuntaan ja millä liike- ja taajuusalueella.

Täsmällinen luokittelu

Passiivijousitus

Passiivisen järjestelmän mekaaniset ominaisuudet pysyvät ajon aikana kiinteinä. Jouset ja vaimentimet voivat olla epälineaarisia, taajuusvalikoivia tai asentoherkkiä, mutta ohjain ei käske niitä reaaliajassa.

Käsin säädetty vaimennin on asetuksen jälkeen passiivinen. Kojelaudan ”sport”-tila, joka muuttaa vain ohjausta ja kaasuvastetta, ei tee jousituksesta mukautuvaa.

Tasonsäätö ja korkeudenhallinta

Ilma- tai hydraulijärjestelmä voi lisätä tai poistaa väliainetta staattisen tavoitekorkeuden palauttamiseksi, korottaa koria maavaraa varten tai laskea sitä nopeudessa. Tämä on aktiivinen korkeustoiminto, mutta usein liian hidas yksittäisen töyssyn hallintaan. Sitä ei pidä sekoittaa täysin aktiiviseen pystysuuntaiseen jousitukseen.

Puoliaktiivinen jousitus

Puoliaktiivinen järjestelmä muuttaa energiaa hävittävää ominaisuutta, tavallisesti vaimennusta. Ihannemääritelmässä se voi vaihdella suhteellista liikettä vastustavaa voimaa muttei käskeä mielivaltaista, mekaanista energiaa lisäävää voimaa. Proportionaaliventtiilit ja magnetoreologinen neste ovat kaksi tapaa muuttaa voima-aluetta.

Puoliaktiivinen ohjaus voi olla hetkessä pehmeä eristystä varten ja lisätä seuraavassa vaimennusta korinhallintaan. Sitä rajoittaa varren nopeus: kun korin ja pyörän välillä ei ole suhteellista liikettä, ihanteellisella vaimentimella ei ole hyödyllistä voimaa muutettavaksi. suspension dampers

Aktiivinen kallistuksenhallinta

Aktiivinen kallistuksenvakaus tuottaa hallitun momentin akselin vasemman ja oikean puolen välille. Sähkömekaaniset toimilaitteet, hydrauliikka tai jaetut vakaajat voivat vastustaa korin kallistusta ja vähentää passiivista ristikytkentää yksipuolisessa töyssyssä.

Tämä on aitoa aktiiviohjausta kallistuksen vapausasteessa, mutta se ei välttämättä hallitse pystyliikettä tai nyökkäystä eikä tuota riippumatonta pystysuuntaista voimaa kaikille pyörille. ”Täysin aktiivinen jousitus” liioittelisi sen valtaa.

Täysin aktiivinen jousitus

Täysin aktiivinen järjestelmä tuottaa tehollisilla toimilaitteilla ohjattua voimaa korin ja pyörän välille yksittäisissä kulmissa. Laitteisto voi vastustaa tai tarkoituksella synnyttää pystyliikettä, nyökkäystä ja kallistusta sekä liikuttaa jousitusta ilman edeltävää suhteellista liikettä.

Jouset säilytetään yleensä kantamaan staattinen kuorma energiatehokkaasti ja tarjoamaan mekaaninen perusta. Aktiiviosa tuottaa dynaamisen voiman. ZF sMOTION esimerkiksi lisää kaksiventtiiliseen vaimentimeen sähköhydraulipumpun, jolloin yksikkö voi liikuttaa jousitusta eikä vain vastustaa liikettä. ZF: sMOTION active chassis dampers

Ennakoiva ohjaus

Ennakointi kuvaa tietoa, ei toimilaitetyyppiä. Kamera, lidar, tallennettu kartta tai etupyörän mitattu vaste voi ilmoittaa häiriöstä ennen takapyörää. Signaali voi valmistella mukautuvan vaimentimen, ilmaventtiilin tai aktiivitoimilaitteen. Ennakoiva anturi ei itse tuota voimaa.

Ohjausongelma

Ohjain arvioi korin ja pyörien tilat kiihtyvyys-, korkeus- ja pyöränopeusantureista, ohjauskulmasta, jarru- ja vetopyynnöistä, kiertonopeudesta ja muista tiedoista. Se valitsee voimatavoitteet fyysisten rajojen sisällä.

Tyypilliset tavoitteet ovat ristiriidassa:

vähennä korin kiihtyvyyttä mukavuuden vuoksi;
vähennä pystyliikettä, nyökkäystä ja kallistusta asennon hallitsemiseksi;
pidä liike poissa sisään- ja ulosjouston rajoista;
rajoita rengaskuorman vaihtelua pidon säilyttämiseksi;
säilytä korkeus- ja aerodynamiikkatavoitteet;
minimoi toimilaitteen energia, melu ja lämpö.

Ohjain ei minimoi kaikkea kaikilla taajuuksilla. ”Skyhook” vaimentaa käsitteellisesti koria inertiaaliseen viitteeseen, ”groundhook” painottaa jousittamatonta liikettä ja rengaskuormaa. Tuotanto-ohjaus yhdistää tavoitteita ja muuttaa painotuksia nopeuden, ajotilan, kuorman, pidon ja voimavaran mukaan.

Ohjelmisto ei kumoa artikkeleissa suspension construction and geometry ja suspension springs kuvattuja mekaanisia rajoja. Renkaan jäykkyys ja pito, pyörän liikerata sekä toimilaitteen voima, nopeus ja iskunpituus ovat rajallisia.

Mitä aktiivivoima voi muuttaa

Kaarteessa ulospäin kallistus syntyy sivuttaiskiihtyvyyden voiman vaikuttaessa painopisteessä suhteessa kallistusvoimien reitteihin. Aktiivijärjestelmä voi tuottaa vastamomentin tai kallistaa koria sisään. Jarrutuksessa ja kiihdytyksessä se voi tukea nyökkäystä vastaan. Töyssyssä se voi liikuttaa pyörää koriin nähden tai koria matkustajien kiihtyvyyden hallitsemiseksi.

Sama toimilaite voi jakaa pystysuuntaisia pyöräkuormia uudelleen. Tämä voi pitää kuormitetun renkaan hyödyllisellä alueella, mutta ei luo pitoa tiestä, renkaasta ja kokonaiskuormasta riippumatta. Korin aggressiivinen pitäminen vaakatasossa ei automaattisesti tuota parasta mukavuutta tai transienttikäytöstä.

Täysi aktiivisuus mahdollistaa myös poikkeavat koriliikkeet. Sisäänpääsynosto, tarkoituksellinen kaarrekallistus, ”tanssi” ja hyppy ovat eri käskyjä samalle pystysuuntaisen voiman kyvylle. Näyttävä esitys vahvistaa toimilaitevallan, ei yksin mukavuutta, kestävyyttä, energiankulutusta tai hätäkäytöstä.

Nykyisiä tuotantotapoja

Porsche Active Ride ja Audin aktiivijousitus

Nykyisen Porsche Taycanin vakioalusta käyttää kaksikammioisia ilmajousia ja jatkuvasti ohjattuja kaksiventtiilivaimentimia. Porsche Active Ride lisää sähköhydraulipumpun jokaiseen aktiivivaimentimeen tuottaen pyöräkohtaisen virtauksen ja voiman. Porsche kertoo järjestelmän hallitsevan nyökkäystä ja kallistusta sekä kallistavan koria matkustajien kokeman kiihtyvyyden vähentämiseksi. Porsche: Taycan Active Ride

ZF nimeää sMOTION-vaimennin- ja venttiilitekniikkansa toiminnon perustaksi. Erilliset ulkoiset venttiilit säätelevät puristusta ja paluuta, pumppu liikuttaa vartta aktiivisesti. Laitteistoero kertoo enemmän kuin yhteinen sana ”mukautuva”. ZF: sMOTION active chassis dampers

Audi käyttää sukulaisperiaatetta e-tron GT -perheessä. Vakio kaksikammioinen, kaksiventtiilinen ilmajousitus ja lisävarusteinen aktiivijousitus ovat erillisiä; Audi kuvaa pyöräkuormien jakoa, nyökkäys- ja kallistuskompensointia sekä 55–77 mm:n paikallaan tehtävää sisäänpääsynostoa lähtökorkeudesta riippuen. Audi: e-tron GT active suspension

Mercedes-Benz E-ACTIVE BODY CONTROL

Mercedes-Benz E-ACTIVE BODY CONTROL yhdistää peruskuorman kantavan ilmajousen ja 48 voltin hydrauliikan jokaisessa kulmassa. Mercedes kertoo sen säätävän jousi- ja vaimennusvoimia erikseen pystyliikettä, nyökkäystä ja kallistusta vastaan. ROAD SURFACE SCAN käyttää stereokameraa valmistamaan joustintuet havaittuihin aaltoihin, ja CURVE kallistaa koria sisään. Mercedes-Benz: E-ACTIVE BODY CONTROL and ROAD SURFACE SCAN

Rakenne osoittaa ennakoinnin ja täyden aktiivisuuden eron. Kamera parantaa ennakointia tunnistaessaan tien; hydraulitoimilaite tuottaa voiman. Jousitus reagoi liikeantureista, kun ennakkotieto puuttuu.

NIO SkyRide

NIO kuvaa ET9:n SkyRidea integroiduksi hydrauliseksi täysin aktiiviseksi jousitukseksi. Yhtiö väittää järjestelmän reagoivan tietoon 1 ms:ssa ja säätävän jäykkyyttä, vaimennusta ja korkeutta. Ne ovat valmistajan väitteitä, eivät riippumattomia mittauksia kaikissa oloissa. NIO: ET9 SkyRide full active suspension

Lasitorni-esitys havainnollistaa matalataajuista korinhallintaa valmistellulla radalla. Se ei paljasta rengaskuormaa, tehoa, satunnaisen rikkinäisen tien toimintaa, lämpörajoja tai kestävyyttä; ne vaativat mittauksia.

BYD DiSus ja Yangwang U9

BYD käyttää DiSus-nimeä usealle tasolle: DiSus-C vaimennuksen, DiSus-A ilmakorin ja DiSus-P hydraulisen korin hallintaan. Sama nimi kattaa puoliaktiivista ja aktiivisempaa laitteistoa. BYD: DiSus body-control system taxonomy

Yangwang U9:n DiSus-X-esitykset osoittavat auton käskevän suuria, nopeita kori- ja jousitusliikkeitä, myös hypyn. Kyykistys, lähtö ja laskeutuminen tekevät tehollisen pystysuuntaisen toiminnan näkyväksi.

Hyppy ei osoita renkaiden pysyvän paremmin tavallisessa tiessä eikä sitä pidä kutsua esteentunnistukseksi ilman dokumentoitua anturointia ja automaattiajoitusta. Puolustettava merkitys on kapeampi: voimaa ja iskua riittää merkittävän pystysuuntaisen energian lisäämiseen.

Ennakointi on hyödyllistä mutta ehdollista

Reaktiivinen ohjaus alkaa antureiden havaittua liikkeen. Ennakointi voi vähentää viivettä mutta tuo uusia rajoja:

Kameran on erotettava tien muoto merkinnöistä, varjoista, vedestä, lumesta ja heikosta kontrastista.
Ohjaimen on muunnettava havainto kunkin renkaan reitille.
Nopeus, ohjaus ja koriliike määräävät saapumisajan.
Toimilaitteella on oltava riittävä liike, voima ja vaste.
Näkökentän ulkopuolinen häiriö vaatii yhä reaktiivisen ohjauksen.

Akseliväliennakointi käyttää etupyörän vastetta taka-akselille ja välttää näköongelmia, mutta ei auta etuakselia. Tallennettuun paikkaan perustuva nosto auttaa tutuissa rampeissa; se on korkeuden automaatiota, ei nopeaa tie-ennakointia.

Teho, lämpö ja vikasietoisuus

Aktiivivoima ei ole ilmaista. Sähkö muuttuu hydrauliseksi ja mekaaniseksi työksi sekä lämmöksi. Pumput, moottorit, paineakut, venttiilit ja jäähdytys lisäävät massaa ja tilantarvetta. Jatkuvaa suurta voimaa voivat rajoittaa sähköteho, nestelämpö, toimilaitenopeus tai käyttöjakso.

Sähköauton suurjännite- tai 48 voltin järjestelmä voi antaa paljon alustatehoa, mutta toimintamatkahaitta tai aerodynamiikkahyöty riippuu autosta ja reitistä. Laskeminen voi vähentää vastusta, aktiivihallinta kuluttaa energiaa. Kumpaakaan ei pidä yleistää ilman mittausta.

Turvallisuus riippuu myös vikatilasta. Anturi, pumppu, venttiili, tietoväylä tai syöttö voi vioittua. Jousen ja mekaanisen pyöräntuennan on edelleen kannatettava ja paikannettava auto, ja ohjaimen tunnistettava vika ja siirryttävä määriteltyyn tilaan. Aktiivialustaa on arvioitava varoituksista, nilkutustilasta, huollosta ja vaihtokustannuksista yhtä lailla kuin parhaasta esityksestä.

Mitä ostajan kannattaa tarkistaa

Kysy, mitä varuste sisältää:

kiinteät, taajuusvalikoivat, käsisäädettävät tai sähköisesti muuttuvat vaimentimet;
teräs- tai ilmajouset ja muuttaako ilma korkeus-, tilavuus- vai molempia;
vain aktiivinen kallistuksenhallinta vai riippumaton kulmavoima;
reaktiivinen anturointi, kamera-, akseliväli- tai paikkaperusteinen ennakointi;
valittavat tilat ja muuttavatko ne jousta, vaimenninta, toimilaitetta vai vain ohjausta ja voimansiirtoa;
pyöräkoon, vetotavan, lämpötilan, vetotilan tai akun rajoitukset;
takuu sekä vaimentimen, ilmajousen, kompressorin, pumpun ja kalibroinnin hinta.

Koeajossa katso tasaisen kaarreajon ohi. Tarkista terävien reunojen eristys, pitkän aallon korinhallinta, yksipyöräherätteet, jarrutusnyökkäys, toistuvat töyssyt, melu ja tilojen siirtymät. Hyvä aktiivijärjestelmä laajentaa käyttökelpoista aluetta ennakoitavasti. Monimutkaisuus ilman hyvää mekaanista perustaa ja säätöä ei saavuta sitä.