Wraz z dążeniem przemysłu motoryzacyjnego do zapewnienia kierowcom coraz lepszych wrażeń z jazdy i komfortu kwestia zawieszenia pojazdu staje się kluczowa. Klasyczny układ składający się ze stalowej sprężyny i amortyzatora jest obecny na rynku od wielu lat. Kolejnym krokiem jest przejście ze sprężyn na układy z poduszką pneumatyczną oraz zastąpienie tradycyjnych amortyzatorów ich odpowiednikami wyposażonymi w zaawansowanie funkcje kontroli tłumienia. Wszystko w celu optymalizacji prowadzenia w zależności od warunków. Niniejszy artykuł wyjaśnia zasadę działania adaptacyjnych systemów tłumienia.
Typowy nowoczesny układ adaptacyjnej kontroli tłumienia składa się z adaptacyjnych amortyzatorów, sterownika (ECU), czujników oraz przełącznika preferencji trybu jazdy. Zespół czujników to zwykle połączenie czujników przyspieszenia rozmieszczonych w różnych miejscach nadwozia oraz czujników wysokości zlokalizowanych w pobliżu czterech kół pojazdu. W większości układów tego rodzaju, kierowca ma możliwość wyboru trybu jazdy np. sport i komfort za pomocą przełącznika na desce rozdzielczej.
Na potrzeby niniejszego tekstu, „amortyzator adaptacyjny” to dowolnego typu elektronicznie sterowany amortyzator (w tym Magnetic Ride), ponieważ pryncypia jego działania pozostają takie same niezależnie od konkretnej technologii.
Na początku adaptacyjne systemy tłumienia posiadały dwa lub więcej ustawień. Ostatnio, układy tego typu są wyposażane w amortyzatory o „ciągle zmiennej” charakterystyce tłumienia. Zasada działania obydwu typów pozostaje niezmienna. Różnica polega na tym, że w układach z dwoma lub więcej stopniami tłumienia zawór działa na zasadzie on/off czyli jest w pełni otwarty lub w pełni zamknięty a w układach z ciągłą kontrolą tłumienia zawór może przyjąć dowolne ustawienie pomiędzy zdefiniowanymi wcześniej wartościami granicznymi.
Mózgiem systemu jest sterownik. Odbiera on sygnały z czujników oraz jest podłączony do głównej magistrali danych pojazdu skąd czerpie informacje takie jak prędkość, położenie przepustnicy, kąt skrętu kierownicy, aktualny bieg oraz użycie hamulców.
Na podstawie otrzymanych danych, sterownik oblicza algorytm ciągle przeliczający wysokość i kierunek ruchu pojazdu w odniesieniu do kołysania, poziomu oraz przechyłu wzdłużnego i poprzecznego, a także ruchu każdego koła w stosunku do ruchu pojazdu. Wyniki obliczeń są następnie wykorzystywane do ustalenia siły tłumiącej każdego amortyzatora tak, aby zapewnić optymalne prowadzenie zgodne z ustawioną preferencją kierowcy.
Po obliczeniu idealnej siły tłumiącej, sterownik przykłada odpowiednie napięcie do każdego amortyzatora celem osiągnięcia żądanej charakterystyki. Cały proces trwa milisekundy, a więc wystarczająco szybko aby zareagować na prawie każdą sytuację na drodze.
Fot. Arnott
Z wyjątkiem układów Magnetic Ride, pozostałe amortyzatory adaptacyjne są sterowane w mniej więcej podobny sposób. Więcej na temat Magnetic Ride TUTAJ. Wracając do amortyzatorów adaptacyjnych: skrajne miękkie i twarde ustawienia są ograniczone przez zestawy podkładek znajdujące się w oddzielnych kanałach amortyzatora. Siła tłumiąca jest zwykle zmieniana przez otwieranie lub zamykanie zaworu przepływu płynu, dzięki czeku zmienia się jego ilość przepływająca przez poszczególne kanały.
Dla przykładu, jeśli potrzebna jest bardziej miękka charakterystyka tłumienia, zawór będzie bardziej otwarty tak, aby więcej płynu mogło przepływać kanałem odpowiedzialnym za miękkie ustawienie, natomiast mniej kanałem odpowiedzialnym za ustawienie twarde.
Zespół inżynierów w amerykańskim centrum badawczo-rozwojowym Arnott skupia się na ciągłym monitorowaniu układów kontroli jazdy stosowanych przez różnych producentów samochodów. Jest to proces o tyle trudny, iż strategia kontroli tłumienia stanowi kombinację wymagań producentów pojazdów i oferty poddostawców dostarczających te systemy. W rzeczywistości każdy sterownik działa nieco inaczej, znacznie różnią się także stosowane algorytmy, nawet w przypadku zastosowania tego samego projektu amortyzatora!
Aby zaprojektować i wdrożyć tę technologię na rynku aftermarket, zawór eRide zaprojektowany przez firmę Arnott musiał być w pełni funkcjonalny i działać w połączeniu różnymi ustawieniami sterowników i zaworów. Przykładowo czas reakcji, czyli szybkość przełączania pomiędzy różnymi ustawieniami amortyzatora, może być skrajnie różny w zależności od ustawień systemu. Niewielka zmiana w tym zakresie może spowodować lepsze osiągi konkretnego modelu auta, ale pogorszyć innego. Opracowana przez Arnott technologia eRide może być stosowana jako zamiennik dowolnego amortyzatora z systemem ciągłej adaptacji tłumienia z wewnętrznym zaworem. Zawory innego typu są obecnie przedmiotem badań i amortyzatory wyposażone w odpowiednie rozwiązania zostaną wprowadzone na rynek później.
Ciągła współpraca wielu zespołów projektowych umożliwiła zaprojektowanie technologii spełniającej lub wykraczającej poza standardy OE i możliwej do zastosowania w wielu różnych aplikacjach!