Vlastnosti a zařízení elektromagnetického zavěšení

Elektromagnetické, někdy jednoduše nazývané magnetické, závěsy zaujímají své vlastní, zcela samostatné místo v řadě různých technických řešení prvků podvozku automobilů. To je možné díky použití nejrychlejšího způsobu řízení výkonových charakteristik odpružení – přímo pomocí magnetického pole. Nejedná se o hydrauliku, kde je stále potřeba zvyšovat tlak kapaliny čerpadlem a inertními ventily, ani o pneumatiku, kde je vše dáno pohybem vzduchových hmot. Jedná se o okamžitou reakci rychlostí světla, kde je vše určováno pouze tempem řídicího počítače a jeho senzorů. A elastické a tlumicí prvky budou reagovat okamžitě. Tento princip dodává přívěskům zásadně nové kvality.

Co je magnetické zavěšení

Nejsou to zrovna vznášející se v prostoru, nesouvisející objekty, ale tady se děje něco podobného. Aktivní sestava, pracující na interakci magnetů, připomíná konvenční vzpěru s pružinou a tlumičem, ale zásadně se od ní liší ve všem. Odpuzování stejnojmenných pólů elektromagnetu funguje jako pružný prvek a rychlé ovládání změnou elektrického proudu protékajícího vinutím umožňuje měnit sílu tohoto odpuzování vysokou rychlostí.

Přívěsky navržené různými společnostmi se staví různými způsoby. Některé z nich jsou plnohodnotné, ale fungující na jiných principech, kombinacích pružného prvku a tlumiče, jiné jsou schopny měnit pouze charakteristiku tlumiče, což ve většině případů stačí. Vše je o rychlosti.

Možnosti provedení

Existují tři známé a dobře vyvinuté reálné systémy založené na interakci elektromagnetů v závěsných vzpěrách. Nabízejí je společnosti Delphi, SKF a Bose.

systém Delphi

Nejjednodušší provedení, zde hřeben obsahuje konvenční vinutou pružinu a elektricky ovládaný tlumič. Společnost jej zcela správně označila za nejdůležitější součást řízeného zavěšení. Statická tuhost není tak důležitá, mnohem užitečnější je řídit vlastnosti v dynamice.

Klasický tlumič je k tomu naplněn speciální feromagnetickou kapalinou, kterou lze polarizovat v magnetickém poli. Tak bylo možné změnit viskozitní charakteristiku oleje tlumiče při vysoké rychlosti. Při průchodu kalibrovanými tryskami a ventily bude poskytovat různý odpor pístu a tyči tlumiče.

Počítač odpružení sbírá signály z mnoha senzorů vozidla a reguluje proud ve vinutí elektromagnetu. Tlumič reaguje na jakoukoli změnu provozního režimu, například dokáže rychle a plynule vyrovnat nerovnosti, zabránit rozjetí vozu v zatáčce nebo zabránit skoku při brzdění. Tuhost odpružení lze zvolit podle vlastního uvážení z dostupných pevných nastavení pro různé stupně sportovnosti nebo pohodlí.

Magnetický pružinový prvek SKF

Zde je přístup zcela odlišný, ovládání je založeno na principu změny elasticity. Chybí hlavní klasická pružina, místo toho pouzdro SKF obsahuje dva elektromagnety, které se vzájemně odpuzují v závislosti na síle proudu aplikovaného na jejich vinutí. Vzhledem k tomu, že proces je velmi rychlý, může takový systém fungovat jako pružný prvek nebo jako tlumič nárazů, aplikující potřebnou sílu správným směrem k tlumení vibrací.

V racku je přídavná pružina, ale ta slouží pouze jako pojistka pro případ poruchy elektroniky. Nevýhodou je velmi vysoký výkon elektromagnetů, který je nutný k vytvoření řádové síly, která se obvykle projevuje u automobilových závěsů. S tím si ale poradili a zvyšování zátěže palubní elektrické sítě se už dávno stalo obecným trendem v automobilovém průmyslu.

Magnetické odpružení od Bose

Profesor Bose celý život pracoval na reproduktorech, a tak v aktivním závěsném prvku použil stejný princip jako tam – pohyb vodiče s proudem v magnetickém poli. Takové zařízení, kde se vícepólový magnet tyče hřebene pohybuje uvnitř soustavy prstencových elektromagnetů, se obvykle nazývá lineární elektromotor, protože je přibližně stejný, pouze systém rotoru a statoru je rozmístěn v řadě.

Vícepólový motor je účinnější než dvoupólový systém SKF, takže spotřeba energie je znatelně nižší. Mnoho dalších výhod také. Rychlost je taková, že systém dokáže odstranit signál ze snímače, obrátit jeho fázi, zesílit a tím plně kompenzovat nerovnosti vozovky odpružením. Něco podobného se děje v systémech aktivního potlačení hluku pomocí nastavení audia.

Systém funguje tak efektivně, že jeho první testy ukázaly kvalitativní převahu i nad standardními odpruženími prémiových vozů. Délka lineárních elektromagnetů zároveň poskytovala značnou dráhu odpružení a dobrou spotřebu energie. A dodatečným bonusem se ukázala být schopnost energii absorbovanou během procesu tlumení nerozptylovat, ale přeměnit ji pomocí reverzních elektromagnetů a poslat ji do pohonu pro pozdější použití.

Řízení pozastavení a realizace poskytovaných benefitů

Možnosti magnetických mechanismů v zavěšení jsou plně odhaleny s organizací systému senzorů, vysokorychlostního počítače a dobře vyvinutých softwarových principů. Výsledky jsou prostě úžasné:

• hladký chod nad všechna očekávání;
• složité reakce odpružení v zatáčkách, zvýraznění zatížených a začínajících kol;
• odrážení klování a zvedání těla;
• úplné tlumení válců;
• emancipace přívěsků na obtížném terénu;
• řešení problému neodpružených hmot;
• spolupráce s kamerami a radary skenujícími vozovku před vozem pro preventivní akce;
• možnost zpracování navigačních map, kde je předem zaznamenán reliéf povrchu.

Nic lepšího než magnetické přívěsky ještě nebylo vynalezeno. Procesy dalšího vývoje a tvorby algoritmů pokračují, vývoj probíhá i na vozech nejvyšších tříd, kde je cena takových zařízení opodstatněná. Na sériově vyráběné podvozky to ještě nedosáhlo, ale už teď je zcela jasné, že budoucnost patří takovým systémům.