ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКАЯ ПОДВЕСКА

Полезная модель относится к области транспортного машиностроения, в частности к подвескам транспортных средств. Подвеска осуществляет упругую связь рамы или несущего кузова с осями или мостами транспортного средства и обеспечивает его плавность хода и устойчивость движения. Для быстрого гашения колебаний в систему подвески вводят демпфер. Адаптивные подвески отличаются способностью изменять степень жесткости и демпфирования в процессе движения.
Аналогом полезной модели является автомобильная подвеска «Макферсон», выполненная в виде амортизаторной стойки [http://www.repcar.ru/library/podv/macpherson.html]. В качестве упругого элемента используется винтовая цилиндрическая пружина, роль демпфирующего элемента выполняет масляный амортизатор. Недостатком аналога является невозможность изменения степени упругодемпфирующих характеристик в процессе движения.
Прототипом предлагаемой конструкции является адаптивная электромагнитная подвеска компании Bose [bose.ru/knowarticle/?ELEMENT_ID=489], состоящая из линейного электродвигателя-генератора, датчиков величины вертикального перемещения и ускорения оси колеса, а также системы автоматического управления. В прототипе электродвигатель-генератор располагается вертикально, его подвижный элемент соединен с осью колеса, а неподвижный элемент - с корпусом автомобиля, прототип представлен на фиг. 1: 1 - корпус, 2 - неподвижный элемент линейного электродвигателя-генератора, 3 - подвижный элемент линейного электродвигателя-генератора, 4 - колесо, 5 - дорожное покрытие. Система автоматического управления электродвигателем-генератором, на основе текущих значений перемещения и ускорения подвижного элемента, получаемого с датчиков, обеспечивает возвратно-поступательное движение подвижного элемента электродвигателя в противофазе перемещению колеса, вызванного неровностями дороги. При движении оси колеса в направлении, противоположном силе тяжести, электродвигатель-генератор работает в режиме двигателя, а при движении по направлению силы тяжести - в режиме генератора. Работа в режиме генератора обеспечивает частичную рекуперацию электрической энергии.
Основным недостатком прототипа является необходимость расхода электроэнергии для компенсации силы тяжести, действующей на подрессоренную массу. В частности, четыре линейных электродвигателя адаптивной электромагнитной подвески легкового автомобиля, компенсирующих его вес, потребляют 20-25 кВт.
Целью заявленной полезной модели является снижение расхода электроэнергии на компенсацию силы тяжести автомобиля.
Указанная цель достигается тем, что в электромеханической подвеске осуществлено соединение электромагнитных и механических упругих элементов в одной конструкции (фиг. 2): 1 - корпус, 2 - неподвижный элемент линейного электродвигателя-генератора, 3 - подвижный элемент линейного электродвигателя-генератора, 4 - колесо, 5 - дорожное покрытие, 6 - пружина.
Электромеханическая подвеска представляет собой два или более линейных электродвигателей-генераторов, датчиков положения оси колеса относительно корпуса и его ускорения, а также системы автоматического управления электродвигателями-генераторами (на фигуре не показана). Неподвижные элементы электродвигателей-генераторов (2) располагаются последовательно и соединены с корпусом транспортного средства (1), образуя жесткую конструкцию. Подвижные элементы электродвигателей-генераторов (3) соединены с корпусом транспортного средства (1) и между собой пружинами (6) и образуют единый магнитно-механический упругий элемент, соединенный с осью колеса (4). На фигуре 2 показан вариант электромеханической подвески при использовании трех линейных электродвигателей-генераторов и трех пружин.
Конструкция предусматривает пассивный и активный вариант работы.
В пассивном варианте электродвигатели-генераторы работают в режиме генерации электрического тока и выполняют функцию электромагнитных демпферов, а пружины работают в режиме обычной механической подвески аналога. Пассивный режим работы используется при стоянке автомобиля, а также во время движения по ровной дороге.
В активном варианте подвеска работает следующим образом. Датчики фиксируют величину горизонтального смещения оси колеса относительно корпуса автомобиля и его вертикальное ускорение. На основе полученных значений система автоматического управления задает закон движения подвижных элементов электродвигателей-генераторов, которые вместе с пружинами обеспечивают движение корпуса в противофазе вертикальному движению оси колеса. При движении оси колеса по направлению силы тяжести электродвигатели-генераторы работают в режиме генераторов, а при движении против силы тяжести - в режиме двигателей, что обеспечивает частичную рекуперацию энергии.
Положительный технически результат электромеханической подвески по сравнению с аналогом заключается в значительном снижении расхода энергии на поддержание веса транспортного средства в статическом состоянии и при движении по ровному дорожному покрытию.
Авторам не известна конструкция подвесок, использующая указанные конструктивные решения, вследствие этого предлагаемая полезная модель соответствует критерию «новизна».