Vlastnosti a zariadenie elektromagnetického zavesenia

Elektromagnetické, niekedy jednoducho nazývané magnetické, závesy zaujímajú svoje vlastné, úplne samostatné miesto v množstve rôznych technických riešení prvkov podvozku automobilov. Je to možné vďaka použitiu najrýchlejšieho spôsobu riadenia výkonových charakteristík odpruženia – priamo pomocou magnetického poľa. Nejde o hydrauliku, kde treba ešte zvyšovať tlak kvapaliny čerpadlom a inertnými ventilmi, ani o pneumatiku, kde je všetko dané pohybom vzdušných hmôt. Ide o okamžitú reakciu rýchlosťou svetla, kde všetko určuje výlučne tempo riadiaceho počítača a jeho senzorov. A elastické a tlmiace prvky budú reagovať okamžite. Tento princíp dáva príveskom zásadne nové kvality.

Čo je to magnetické odpruženie

Nie sú to práve vznášajúce sa v priestore, nesúvisiace objekty, ale niečo podobné sa deje aj tu. Aktívna zostava, pracujúca na interakcii magnetov, sa podobá bežnej vzpere s pružinou a tlmičom, ale zásadne sa od nej líši vo všetkom. Odpudzovanie rovnomenných pólov elektromagnetu funguje ako pružný prvok a rýchle ovládanie zmenou elektrického prúdu pretekajúceho vinutím umožňuje meniť silu tohto odpudzovania pri vysokej rýchlosti.

Prívesky navrhnuté rôznymi spoločnosťami sú postavené rôznymi spôsobmi. Niektoré z nich sú plnohodnotné, no fungujúce na iných princípoch, kombináciách pružného prvku a tlmiča, iné sú schopné meniť len charakteristiku tlmiča, čo vo väčšine prípadov stačí. Všetko je o rýchlosti.

Možnosti vykonávania

Existujú tri známe a dobre vyvinuté reálne systémy založené na interakcii elektromagnetov v závesných vzperách. Ponúkajú ich spoločnosti Delphi, SKF a Bose.

systém Delphi

Najjednoduchšia implementácia, tu stojan obsahuje konvenčnú vinutú pružinu a elektricky ovládaný tlmič. Spoločnosť ho celkom správne označila za najdôležitejšiu súčasť riadeného zavesenia. Statická tuhosť nie je až taká dôležitá, oveľa užitočnejšie je ovládať vlastnosti v dynamike.

K tomu je klasický typ tlmiča naplnený špeciálnou feromagnetickou kvapalinou, ktorá môže byť polarizovaná v magnetickom poli. Tak bolo možné zmeniť viskozitnú charakteristiku oleja tlmiča pri vysokej rýchlosti. Pri prechode cez kalibrované trysky a ventily poskytne piestu a tyči tlmiča rozdielny odpor.

Počítač odpruženia zbiera signály z mnohých snímačov vozidla a reguluje prúd vo vinutí elektromagnetu. Tlmič reaguje na akúkoľvek zmenu prevádzkového režimu, napríklad dokáže rýchlo a plynulo vybaviť nerovnosti, zabrániť prevráteniu auta v zákrute alebo zabrániť ponoreniu pri brzdení. Tuhosť pruženia si môžete zvoliť podľa vlastného uváženia z dostupných pevných nastavení pre rôzne stupne športovosti alebo pohodlia.

Magnetický pružinový prvok SKF

Tu je prístup úplne iný, ovládanie je založené na princípe meniacej sa elasticity. Chýba hlavná klasická pružina, namiesto toho kapsula SKF obsahuje dva elektromagnety, ktoré sa navzájom odpudzujú v závislosti od sily prúdu aplikovaného na ich vinutia. Keďže proces je veľmi rýchly, takýto systém môže fungovať ako elastický prvok alebo ako tlmič nárazov, pričom na tlmenie vibrácií pôsobí potrebnou silou správnym smerom.

V stojane je prídavná pružina, ktorá však slúži len ako poistka pre prípad poruchy elektroniky. Nevýhodou je veľmi vysoký výkon spotrebovaný elektromagnetmi, ktorý je potrebný na vytvorenie rádovej sily, ktorá sa zvyčajne prejavuje v závesoch automobilov. S tým si ale poradili a zvyšovanie záťaže palubnej elektrickej siete sa už dávno stalo všeobecným trendom v automobilovom priemysle.

Magnetické odpruženie od Bose

Profesor Bose sa celý život venuje reproduktorom, a tak v aktívnom závesnom prvku použil rovnaký princíp ako tam – pohyb vodiča s prúdom v magnetickom poli. Takéto zariadenie, kde sa viacpólový magnet tyče hrebeňa pohybuje vo vnútri sústavy prstencových elektromagnetov, sa zvyčajne nazýva lineárny elektromotor, keďže je približne rovnaký, len systém rotora a statora je rozmiestnený v rade.

Viacpólový motor je účinnejší ako dvojpólový systém SKF, takže spotreba energie je citeľne nižšia. Mnoho ďalších výhod tiež. Rýchlosť je taká, že systém dokáže odobrať signál zo snímača, obrátiť jeho fázu, zosilniť a tak plne kompenzovať nerovnosti vozovky s pružením. Niečo podobné sa deje v systémoch aktívneho tlmenia hluku pomocou audio nastavení v aute.

Systém funguje tak efektívne, že jeho prvé testy preukázali kvalitatívnu prevahu aj nad štandardnými prémiovými odpruženiami automobilov. Zároveň dĺžka lineárnych elektromagnetov poskytovala výrazný zdvih odpruženia a dobrú spotrebu energie. A dodatočným bonusom sa ukázala byť schopnosť absorbovanú energiu počas procesu tlmenia nerozptyľovať, ale premieňať ju pomocou spätného chodu elektromagnetov a posielať do pohonu na neskoršie použitie.

Manažment pozastavenia a realizácia poskytovaných výhod

Možnosti magnetických mechanizmov v zavesení sú plne odhalené organizáciou systému senzorov, vysokorýchlostného počítača a dobre vyvinutých softvérových princípov. Výsledky sú jednoducho úžasné:

• hladký chod nad všetky očakávania;
• zložité reakcie pruženia v zákrutách, zvýraznenie zaťažených a začínajúcich sa zdvíhajúcich kolies;
• odvracanie klbov a zdvihákov tela;
• úplné tlmenie valcov;
• emancipácia príveskov na ťažkom teréne;
• riešenie problému neodpružených hmôt;
• spolupráca s kamerami a radarmi skenujúcimi cestu pred autom na preventívne akcie;
• možnosť vypracovania navigačných máp, kde je vopred zaznamenaný reliéf povrchu.

Nič lepšie ako magnetické prívesky ešte nebolo vynájdené. Procesy ďalšieho vývoja a tvorby algoritmov pokračujú, vývoj prebieha aj na autách najvyšších tried, kde je cena takýchto zariadení opodstatnená. Zatiaľ to nedospelo k použitiu na sériovo vyrábaných podvozkoch, no už teraz je celkom jasné, že budúcnosť patrí takýmto systémom.