Fitur dan Manfaat Suspensi Magnetik

Mobil modern apa pun, bahkan yang paling murah sekalipun, akan dilengkapi dengan suspensi. Sistem ini mampu memberikan pengendaraan yang nyaman di jalan dengan berbagai jenis permukaan. Namun, selain kenyamanan, tujuan dari bagian mesin ini juga untuk mempromosikan berkendara yang aman. Untuk detail tentang apa itu suspensi, baca dalam ulasan terpisah.

Seperti sistem otomatis lainnya, suspensi sedang ditingkatkan. Berkat upaya para insinyur dari berbagai masalah otomotif, selain modifikasi mekanis klasik, desain pneumatik sudah ada (baca detailnya di sini), suspensi hidrolik dan magnetik dan varietasnya.

Mari kita pertimbangkan cara kerja jenis liontin magnetik, modifikasinya, dan juga kelebihannya dibandingkan struktur mekanis klasik.

Apa itu suspensi magnetik?

Terlepas dari kenyataan bahwa sistem redaman mobil terus ditingkatkan, dan elemen-elemen baru muncul dalam desainnya atau geometri bagian yang berbeda berubah, operasinya pada dasarnya tetap sama. Peredam kejut melembutkan guncangan yang ditransmisikan dari jalan melalui roda ke bodi (detail tentang perangkat, modifikasi, dan kesalahan peredam kejut dijelaskan terpisah). Pegas mengembalikan roda ke posisi semula. Berkat skema kerja ini, pergerakan mobil disertai dengan adhesi roda yang konstan ke permukaan jalan.

Anda dapat mengubah mode suspensi secara radikal dengan memasang perangkat adaptif pada platform alat berat yang akan beradaptasi dengan situasi jalan dan meningkatkan penanganan kendaraan, tidak peduli seberapa baik atau buruk jalannya. Contoh struktur tersebut adalah suspensi adaptif, yang dalam berbagai versi sudah diinstal pada model serial (untuk detail lebih lanjut tentang jenis perangkat ini, baca di sini).

Sebagai salah satu varian mekanisme adaptif, jenis suspensi elektromagnetik dikembangkan. Jika kita bandingkan perkembangan ini dengan analog hidrolik, maka pada modifikasi kedua ada cairan khusus di aktuator. Elektronik mengubah tekanan di dalam tangki, sehingga setiap elemen peredam mengubah kekakuannya. Prinsipnya serupa untuk tipe pneumatik. Kerugian dari sistem seperti itu adalah bahwa sirkuit kerja tidak dapat dengan cepat beradaptasi dengan situasi jalan, karena perlu diisi dengan sejumlah media kerja tambahan, yang paling lama membutuhkan beberapa detik.

Cara tercepat untuk mengatasi pekerjaan ini adalah mekanisme yang berfungsi berdasarkan interaksi elektromagnetik dari elemen eksekutif. Mereka lebih responsif terhadap perintah, karena untuk mengubah mode redaman, tidak perlu memompa atau mengalirkan media kerja dari tangki. Elektronik dalam suspensi magnetik mengeluarkan perintah, dan perangkat langsung merespons sinyal ini.

Peningkatan kenyamanan berkendara, keamanan pada kecepatan tinggi dan permukaan jalan yang tidak stabil, serta kemudahan penanganan adalah alasan utama mengapa pengembang mencoba menerapkan suspensi magnetik pada mobil produksi, karena desain klasik tidak dapat mencapai parameter ideal dalam hal ini.

Ide menciptakan kendaraan "melayang" bukanlah hal baru. Dia sering ditemukan di halaman-halaman karya fantastis dengan penerbangan gravikar yang spektakuler. Sampai tahun-tahun pertama tahun 80-an abad terakhir, ide ini tetap pada tahap fantasi, dan hanya beberapa peneliti yang menganggapnya mungkin, tetapi di masa depan yang jauh.

Namun, pada tahun 1982, perkembangan pertama di dunia dari kereta api yang bergerak dengan suspensi magnetik muncul. Kendaraan ini disebut magnetoplane. Dibandingkan dengan analog klasik, kereta ini mengembangkan kecepatan yang belum pernah terjadi sebelumnya pada waktu itu - lebih dari 500 km / jam, dan sehubungan dengan kelembutan "penerbangan" dan kebisingan kerja, hanya burung yang dapat membuat persaingan nyata. Satu-satunya kelemahan yang menyebabkan lambatnya pelaksanaan pembangunan ini bukan hanya mahalnya biaya kereta itu sendiri. Agar dia bisa bergerak, dia membutuhkan trek khusus yang menyediakan medan magnet yang tepat.

Meskipun perkembangan ini belum diterapkan di industri otomotif, para ilmuwan tidak meninggalkan proyek ini "mengumpulkan debu di rak." Alasannya adalah bahwa prinsip operasi elektromagnetik sepenuhnya menghilangkan gesekan roda penggerak di permukaan jalan, hanya menyisakan hambatan udara. Karena tidak mungkin untuk sepenuhnya mentransfer semua kendaraan roda ke jenis sasis yang serupa (akan diperlukan untuk membangun jalan yang sesuai di seluruh dunia), para insinyur berfokus untuk memperkenalkan pengembangan ini ke dalam suspensi mobil.

Berkat pemasangan elemen elektromagnetik pada sampel uji, para ilmuwan dapat menyediakan mobil konsep dengan dinamika dan pengendalian yang lebih baik. Desain suspensi magnetik agak rumit. Ini adalah rak yang dipasang di semua roda dengan prinsip yang sama dengan rak MacPherson (baca detailnya di artikel lain). Elemen-elemen ini tidak memerlukan mekanisme peredam (shock absorber) atau pegas.

Koreksi pengoperasian sistem ini dilakukan melalui unit kontrol elektronik (terpisah, karena mikroprosesor perlu memproses banyak data dan mengaktifkan sejumlah besar algoritma). Fitur lain dari suspensi ini, tidak seperti versi klasik, tidak memerlukan batang puntir, stabilisator, atau bagian lain untuk memastikan stabilitas kendaraan di tikungan dan kecepatan tinggi. Sebagai gantinya, cairan magnetik khusus dapat digunakan, yang menggabungkan sifat-sifat cairan dan bahan magnet, atau katup solenoida.

Beberapa mobil modern menggunakan peredam kejut dengan zat serupa sebagai pengganti oli. Karena ada kemungkinan besar kegagalan sistem (bagaimanapun, ini masih merupakan perkembangan baru, yang belum sepenuhnya dipikirkan), pegas mungkin ada di perangkatnya.

Prinsip operasi

Prinsip interaksi elektromagnet diambil sebagai dasar untuk berfungsinya suspensi magnetik (dalam hidrolika itu cair, di udara pneumatik - udara, dan dalam mekanika - bagian elastis atau pegas). Pengoperasian sistem ini didasarkan pada prinsip berikut.

Dari pelajaran sekolah, semua orang tahu bahwa kutub magnet yang sama akan saling tolak menolak. Untuk menghubungkan elemen magnet, Anda perlu melakukan upaya yang cukup (parameter ini tergantung pada ukuran elemen yang akan dihubungkan dan kekuatan medan magnet). Magnet permanen dengan medan yang begitu kuat untuk menahan berat mobil sulit ditemukan, dan dimensi elemen seperti itu tidak memungkinkan untuk digunakan di mobil, apalagi beradaptasi dengan situasi jalan.

Anda juga dapat membuat magnet dengan listrik. Dalam hal ini, itu hanya akan bekerja ketika aktuator diberi energi. Kekuatan medan magnet dalam hal ini dapat diatur dengan meningkatkan arus pada bagian yang berinteraksi. Melalui proses ini, Anda dapat menambah atau mengurangi gaya tolak, dan dengan itu kekakuan suspensi.

Karakteristik elektromagnet seperti itu memungkinkan untuk menggunakannya sebagai pegas dan peredam. Untuk ini, struktur harus memiliki setidaknya dua elektromagnet. Ketidakmampuan untuk mengompres bagian memiliki efek yang sama seperti peredam kejut klasik, dan gaya tolak magnet sebanding dengan pegas atau pegas. Karena kombinasi sifat-sifat ini, pegas elektromagnetik merespons jauh lebih cepat daripada rekan mekanis, dan waktu respons untuk mengontrol sinyal jauh lebih pendek, seperti dalam kasus hidrolika atau pneumatik.

Di gudang pengembang sudah ada cukup banyak elektromagnet yang berfungsi dari berbagai modifikasi. Yang tersisa hanyalah menciptakan ECU suspensi yang efisien yang akan menerima sinyal dari sasis dan sensor posisi serta menyempurnakan suspensi. Secara teori, ide ini cukup realistis untuk diterapkan, tetapi praktiknya menunjukkan bahwa perkembangan ini memiliki beberapa "perangkap".

Pertama, biaya pemasangan seperti itu akan terlalu tinggi untuk pengendara dengan pendapatan material rata-rata. Dan tidak setiap orang kaya mampu membeli mobil dengan suspensi magnetik penuh. Kedua, pemeliharaan sistem seperti itu akan dikaitkan dengan kesulitan tambahan, misalnya, kerumitan perbaikan dan sejumlah kecil spesialis yang memahami seluk-beluk sistem.

Suspensi magnetik yang lengkap dapat dikembangkan, tetapi tidak akan mampu menciptakan persaingan yang layak, karena hanya sedikit orang yang mau menghabiskan banyak uang hanya demi kecepatan respons suspensi adaptif. Jauh lebih murah, dan dengan keberhasilan yang baik, elemen magnetik yang dikendalikan secara elektrik dapat dimasukkan ke dalam desain peredam kejut klasik.

Dan teknologi ini sudah memiliki dua aplikasi:

1. Pasang katup elektromekanis di peredam kejut yang mengubah bagian saluran tempat oli bergerak dari satu rongga ke rongga lainnya. Dalam hal ini, Anda dapat dengan cepat mengubah kekakuan suspensi: semakin lebar bukaan bypass, semakin lembut peredam kejut bekerja dan sebaliknya.
2. Menyuntikkan cairan reologi magnetik ke dalam rongga peredam kejut, yang mengubah sifatnya karena efek medan magnet di atasnya. Inti dari modifikasi semacam itu identik dengan yang sebelumnya - zat yang bekerja mengalir lebih cepat atau lebih lambat dari satu ruang ke ruang lainnya.

Kedua opsi tersebut sudah digunakan di beberapa kendaraan produksi. Pengembangan pertama tidak begitu cepat, tetapi lebih murah dibandingkan dengan peredam kejut yang diisi dengan cairan magnetik.

Jenis suspensi magnet

Karena suspensi magnetik penuh masih dalam pengembangan, sebagian pembuat mobil menerapkan skema ini dalam model mobil mereka, mengikuti salah satu dari dua jalur yang disebutkan di atas.

Di dunia, di antara semua perkembangan suspensi magnetik, ada tiga varietas yang patut mendapat perhatian. Terlepas dari perbedaan prinsip operasi, desain, dan penggunaan aktuator yang berbeda, semua modifikasi ini memiliki beberapa kesamaan. Daftar tersebut meliputi:

• Tuas dan elemen lain dari mobil berjalan, yang menentukan arah pergerakan roda selama pengoperasian suspensi;
• Sensor untuk posisi roda relatif terhadap bodi, kecepatan putarannya, dan keadaan jalan di depan mobil. Daftar ini juga mencakup sensor serba guna - kekuatan menekan pedal gas / rem, beban engine, kecepatan engine, dll.;
• Unit kontrol terpisah di mana sinyal dari semua sensor dalam sistem dikumpulkan dan diproses. Mikroprosesor menghasilkan pulsa kontrol sesuai dengan algoritma yang telah dijahit selama produksi;
• Elektromagnet, di mana, di bawah pengaruh listrik, medan magnet dengan polaritas yang sesuai terbentuk;
• Pembangkit listrik yang menghasilkan arus yang mampu mengaktifkan magnet yang kuat.

Mari kita pertimbangkan apa kekhasan masing-masing, dan kemudian kita akan membahas kelebihan dan kekurangan versi magnetik dari sistem peredam mobil. Sebelum kita mulai, perlu dijelaskan bahwa tidak ada sistem yang merupakan produk spionase perusahaan. Setiap perkembangan merupakan konsep yang dikembangkan secara individual yang berhak eksis di dunia industri otomotif.

Suspensi magnetik SKF

SKF adalah produsen suku cadang mobil Swedia untuk perbaikan kendaraan profesional. Desain peredam kejut magnetik merek ini sesederhana mungkin. Perangkat bagian kenyal dan redaman ini mencakup elemen-elemen berikut:

• Kapsul;
• Dua elektromagnet;
• Batang peredam;
• Musim semi.

Prinsip pengoperasian sistem semacam itu adalah sebagai berikut. Ketika sistem kelistrikan mobil dihidupkan, elektromagnet yang terletak di kapsul diaktifkan. Karena kutub medan magnet yang sama, elemen-elemen ini saling tolak. Dalam mode ini, perangkat bekerja seperti pegas - tidak memungkinkan bodi mobil untuk berbaring di atas roda.

Saat mobil melaju di jalan raya, sensor di setiap roda mengirimkan sinyal ke ECU. Berdasarkan data tersebut, unit kontrol mengubah kekuatan medan magnet, sehingga meningkatkan perjalanan strut, dan suspensi menjadi lembut klasik dari sporty. Unit kontrol juga mengontrol gerakan vertikal batang penyangga, yang tidak memberi kesan bahwa mesin bekerja dengan pegas saja.

Efek pegas disediakan tidak hanya oleh sifat tolak magnet, tetapi oleh pegas, yang dipasang di rak jika terjadi pemadaman listrik. Plus, elemen ini memungkinkan Anda untuk mematikan magnet saat kendaraan diparkir dengan sistem on-board yang tidak aktif.

Kerugian dari suspensi jenis ini adalah memakan banyak energi, karena ECU secara konstan mengubah tegangan pada kumparan magnet sehingga sistem cepat beradaptasi dengan situasi di jalan. Tetapi jika kita membandingkan "kerakusan" suspensi ini dengan beberapa lampiran (misalnya, dengan AC dan pemanas interior yang berfungsi), maka itu tidak mengkonsumsi listrik dalam jumlah yang sangat besar. Hal utama adalah bahwa generator dengan daya yang sesuai dipasang di mesin (fungsi apa yang dilakukan mekanisme ini dijelaskan di sini).

Suspensi Delphi

Karakteristik redaman baru ditawarkan oleh suspensi yang dikembangkan oleh perusahaan Amerika Delphi. Secara lahiriah, itu menyerupai sikap McPherson klasik. Pengaruh elektromagnet hanya dilakukan pada sifat-sifat cairan reologi magnetik di rongga peredam kejut. Meskipun desainnya sederhana, jenis suspensi ini menunjukkan adaptasi yang sangat baik dari kekakuan peredam tergantung pada sinyal dari unit kontrol.

Dibandingkan dengan rekan hidrolik dengan kekakuan variabel, modifikasi ini merespon lebih cepat. Kerja magnet hanya mengubah viskositas zat kerja. Sejauh menyangkut elemen pegas, kekakuannya tidak perlu diubah. Tugasnya adalah mengembalikan roda ke jalan secepat mungkin saat melaju kencang di permukaan yang tidak rata. Tergantung pada cara kerja elektronik, sistem mampu secara instan membuat cairan di peredam kejut lebih cair sehingga batang peredam bergerak lebih cepat.

Sifat suspensi ini kurang praktis untuk transportasi sipil. Pecahan detik memainkan peran penting dalam motorsport. Sistem itu sendiri tidak memerlukan energi sebanyak dalam kasus jenis peredam sebelumnya. Sistem seperti itu juga dikendalikan berdasarkan data yang berasal dari berbagai sensor yang terletak di roda dan elemen struktur suspensi.

Perkembangan ini sudah aktif digunakan dalam suspensi adaptif merek seperti Audi dan GM (beberapa model Cadillac dan Chevrolet).

Suspensi Elektromagnetik Bose

Merek Bose dikenal oleh banyak pengendara karena sistem speaker premiumnya. Namun selain persiapan audio berkualitas tinggi, perusahaan juga sedang mengembangkan salah satu jenis suspensi magnetik yang paling spektakuler. Pada akhir abad kedua puluh, seorang profesor yang menciptakan akustik spektakuler, juga "terinfeksi" dengan gagasan untuk membuat suspensi magnetik penuh.

Desain pengembangannya menyerupai peredam kejut batang yang sama, dan elektromagnet pada perangkat dipasang sesuai prinsip, seperti pada modifikasi SKF. Hanya saja mereka tidak saling tolak, seperti pada versi pertama. Elektromagnet itu sendiri terletak di sepanjang batang dan tubuh, di dalamnya bergerak, dan medan magnet dimaksimalkan dan jumlah plus meningkat.

Keunikan instalasi semacam itu adalah tidak membutuhkan lebih banyak energi. Ini juga secara bersamaan melakukan fungsi peredam dan pegas, dan bekerja baik dalam mode statis (mobil berdiri) dan dinamis (mobil bergerak di sepanjang jalan bergelombang).

Sistem itu sendiri menyediakan kontrol dari sejumlah besar proses yang terjadi saat mobil sedang mengemudi. Redaman osilasi terjadi karena perubahan tajam pada kutub medan magnet. Sistem Bose dianggap sebagai patokan dari semua desain suspensi tersebut. Ia mampu memberikan pukulan efektif batang sebanyak dua puluh sentimeter, menstabilkan bodi dengan sempurna, menghilangkan gulungan sekecil apa pun saat menikung kecepatan tinggi, serta "mematuk" saat pengereman.

Suspensi magnetik ini diuji pada model unggulan dari pembuat mobil Jepang Lexus LS, yang, omong-omong, baru-baru ini dibenahi (test drive dari salah satu versi sedan premium sebelumnya disajikan di artikel lain). Terlepas dari kenyataan bahwa model ini telah menerima suspensi berkualitas tinggi, yang ditandai dengan pengoperasian yang mulus, selama presentasi sistem magnetik, tidak mungkin untuk tidak memperhatikan kekaguman para jurnalis mobil.

Pabrikan telah melengkapi sistem ini dengan beberapa mode operasi dan sejumlah besar pengaturan berbeda. Misalnya saat mobil menikung dengan kecepatan tinggi, ECU suspensi mencatat kecepatan kendaraan, awal dari body roll. Bergantung pada sinyal dari sensor, listrik disuplai lebih banyak ke rak salah satu roda yang lebih banyak memuat (lebih sering itu adalah roda depan, yang terletak di lintasan luar setengah lingkaran rotasi). Berkat ini, roda belakang luar juga menjadi roda penopang, dan mobil mempertahankan cengkeraman di permukaan jalan.

Fitur lain dari suspensi magnetik Bose adalah bahwa ia juga dapat bertindak sebagai generator sekunder. Ketika batang peredam kejut bergerak, sistem pemulihan terkait mengumpulkan energi yang dilepaskan ke dalam akumulator. Kemungkinan perkembangan ini akan lebih dimodernisasi. Terlepas dari kenyataan bahwa jenis suspensi ini secara teori adalah yang paling efisien, sejauh ini yang paling sulit adalah memprogram unit kontrol sehingga mekanisme dapat mewujudkan potensi penuh dari sistem yang dijelaskan dalam gambar.

Prospek untuk penampilan suspensi magnetik

Terlepas dari keefektifannya yang jelas, suspensi magnetik lengkap belum memasuki produksi massal. Saat ini, kendala utama untuk ini adalah aspek biaya dan kompleksitas dalam pemrograman. Suspensi magnetik revolusioner terlalu mahal, dan belum sepenuhnya dikembangkan (sulit untuk membuat perangkat lunak yang memadai, karena sejumlah besar algoritma harus diaktifkan dalam mikroprosesor untuk mewujudkan potensi penuhnya). Namun kini sudah ada tren positif ke arah penerapan ide tersebut pada kendaraan modern.

Setiap teknologi baru membutuhkan dana. Tidak mungkin untuk mengembangkan hal baru dan segera memasukkannya ke dalam produksi tanpa tes pendahuluan, dan selain pekerjaan para insinyur dan pemrogram, proses ini juga membutuhkan investasi besar. Tetapi segera setelah pengembangan dilakukan pada konveyor, desainnya akan disederhanakan secara bertahap, sehingga sangat mungkin untuk melihat perangkat seperti itu tidak hanya di mobil premium, tetapi juga di model segmen harga menengah.

Ada kemungkinan bahwa dari waktu ke waktu sistem akan membaik, yang akan membuat kendaraan beroda lebih nyaman dan aman. Mekanisme berdasarkan interaksi elektromagnet juga dapat digunakan dalam desain kendaraan lain. Misalnya, untuk meningkatkan kenyamanan saat mengendarai truk, kursi pengemudi tidak dapat didasarkan pada pneumatik, tetapi pada bantalan magnet.

Adapun pengembangan suspensi elektromagnetik, saat ini sistem terkait berikut perlu ditingkatkan:

• Sistem navigasi. Elektronik harus menentukan kondisi permukaan jalan terlebih dahulu. Yang terbaik adalah melakukan ini berdasarkan data navigator GPS (baca tentang fitur pengoperasian perangkat di sini). Suspensi adaptif disiapkan terlebih dahulu untuk permukaan jalan yang sulit (beberapa sistem navigasi memberikan informasi tentang kondisi permukaan jalan) atau untuk sejumlah besar belokan.
• Sistem penglihatan di depan kendaraan. Berdasarkan sensor inframerah dan analisis gambar grafis yang berasal dari kamera video depan, sistem harus menentukan terlebih dahulu sifat perubahan permukaan jalan dan beradaptasi dengan informasi yang diterima.

Beberapa perusahaan sudah menerapkan sistem serupa dalam model mereka, sehingga ada kepercayaan dalam pengembangan suspensi magnetik untuk mobil dalam waktu dekat.

Keuntungan dan kerugiannya

Seperti mekanisme baru lainnya yang rencananya akan diperkenalkan ke dalam desain mobil (atau sudah digunakan pada kendaraan bermotor), semua jenis suspensi elektromagnetik memiliki kelebihan dan kekurangan.

Mari kita bicara tentang pro pertama. Daftar ini mencakup faktor-faktor tersebut:

• Sifat redaman sistem tidak tertandingi dalam hal kelancaran operasi;
• Dengan menyempurnakan mode redaman, mengemudi menjadi hampir ideal tanpa karakteristik gulungan dari desain yang lebih sederhana. Efek yang sama memastikan cengkeraman maksimum di jalan, apa pun kualitasnya;
• Selama akselerasi dan pengereman keras, mobil tidak "menggigit" hidungnya dan tidak duduk di gandar belakang, yang pada mobil biasa sangat memengaruhi cengkeraman;
• Keausan ban lebih merata. Tentu saja, jika geometri tuas dan elemen lain dari suspensi dan sasis disetel dengan benar (untuk detail lebih lanjut tentang camber, baca terpisah);
• Aerodinamika mobil ditingkatkan, karena bodinya selalu sejajar dengan jalan raya;
• Keausan elemen struktur yang tidak merata dihilangkan dengan mendistribusikan gaya antara roda yang dimuat / dibongkar.

Pada prinsipnya, semua poin positif berhubungan dengan tujuan utama dari setiap penangguhan. Setiap produsen mobil berusaha untuk meningkatkan jenis sistem peredam yang ada untuk membawa produk mereka sedekat mungkin dengan ideal yang disebutkan.

Adapun kerugiannya, suspensi magnetik memiliki satu. Ini adalah nilainya. Jika Anda menginstal pengembangan penuh dari Bose, maka bahkan dengan kualitas interior yang rendah dan konfigurasi minimum sistem elektronik, mobil masih akan memakan biaya terlalu banyak. Belum ada satu pun pembuat mobil yang siap untuk memasukkan model seperti itu ke dalam seri (bahkan yang terbatas), berharap orang kaya akan segera membeli produk baru, dan tidak ada gunanya menginvestasikan banyak uang untuk mobil yang akan disimpan di gudang. . Satu-satunya pilihan adalah membuat mobil seperti itu berdasarkan pesanan individu, tetapi bahkan dalam kasus ini ada beberapa perusahaan yang siap menyediakan layanan seperti itu.

Sebagai kesimpulan, kami menyarankan untuk menonton video singkat tentang cara kerja suspensi magnetik Bose dibandingkan dengan suspensi klasik:

Penemuan ini BUKAN untuk manusia biasa. SEMUA ORANG INGIN melihat teknologi ini di mobilnya