A Magnetic Ride lengéscsillapító működése

Az autóipar fejlődése során rengeteg alkatrész esett át jelentős evolúción, de kevés olyan van, amely a biztonság, a komfort és a vezetési élmény szempontjából olyan alapvető fontosságú lenne, mint a lengéscsillapító. Sokan hajlamosak pusztán a rugózásért felelős elemként tekinteni rá, pedig funkciója sokkal összetettebb és kritikusabb annál, mintsem csupán a döccenők elsimítása. Egy jól működő lengéscsillapító és egy elhasználódott darab közötti különbség nemcsak a kényelemben, hanem a jármű irányíthatóságában, a féktávolságban és végső soron a közlekedés biztonságában is drámai eltéréseket okozhat.

A “jó” lengéscsillapító definíciója sokrétű, hiszen különböző vezetési stílusokhoz és járműtípusokhoz más és más beállítások illeszkednek. Általánosságban azonban elmondható, hogy egy kiváló lengéscsillapító optimális egyensúlyt teremt a vezetési komfort és a precíz úttartás között. Képes hatékonyan elnyelni az út egyenetlenségeiből adódó rezgéseket és ütések energiáját anélkül, hogy az autó túlzottan billegne vagy bólogatna. A minőségi lengéscsillapító hosszú élettartammal rendelkezik, ellenáll a környezeti hatásoknak, és még extrém körülmények között is megbízhatóan teljesít. Anyaghasználata prémium, a tömítések strapabíróak, és a belső szerkezeti elemek is a legmagasabb minőségi szabványoknak megfelelően készülnek. Fontos, hogy a járműgyártó által előírt specifikációknak tökéletesen megfeleljen, hiszen a futómű minden eleme egy összehangolt rendszer részeként működik.

A lengéscsillapító alapvető feladata, hogy a rugók által tárolt és felszabadított mozgási energiát hővé alakítsa, ezzel csillapítva a karosszéria és a kerék közötti relatív mozgást. Anélkül, hogy lengéscsillapítók lennének, az autó rugói fel-le pattognának minden úthibánál, ami rendkívül kényelmetlen és veszélyes vezetést eredményezne. A legtöbb modern lengéscsillapító hidraulikus elven működik. Ez azt jelenti, hogy folyadék (általában speciális olaj) áramlását szabályozzák egy dugattyú és szeleprendszer segítségével egy zárt hengerben. Amikor a kerék egy úthibán áthalad, a lengéscsillapító dugattyúja mozogni kezd a hengerben. Ez a mozgás az olajat szűk nyílásokon (szelepeken) keresztül préseli át. Az olaj áramlásának ellenállása hozza létre a csillapítóerőt.

A lengéscsillapító két fő mozgásirányban fejt ki ellenállást: a kompressziós (összenyomódási) és a rebound (kihúzódási) fázisban. A kompressziós fázis akkor következik be, amikor a kerék felfelé mozdul az úthiba miatt, vagy amikor a karosszéria lefelé süllyed (pl. fékezéskor). A rebound fázis pedig akkor, amikor a kerék visszafelé, lefelé mozdul, vagy a karosszéria felfelé emelkedik (pl. gyorsításkor). Bár az alapvető hidraulikus működési elv azonos, számos különböző lengéscsillapító típus létezik, amelyek felépítésükben és működésük részleteiben eltérnek, specifikus előnyöket kínálva.

A Magnetic Ride lengéscsillapító

Az MR folyadékot alkalmazó motorfelfüggesztés is előnyös a rezonancia elkerülése és a rezgések továbbterjedésének megakadályozása szempontjából. 2010-ben várható, hogy ilyen motorfelfüggesztéssel látják el a Porsche GT3-at.

Cracker EVO 50 Ride karbantartás

A Delphi európai és amerikai technológiai központja egyaránt dolgozik egy új technológia továbbfejlesztésén, az RH (magneto-rheological) folyadékot alkalmazó lengéscsillapítókon. Ezek adaptációját végzik különböző futóművekhez. Mindez úgy lehetséges, hogy nem növeli bonyolult megoldásokkal a gépkocsi tömegét. A különleges lengéscsillapítóval megvalósított, elektronikusan szabályozott kerékfelfüggesztési rendszer hatékonyan megvalósítja a kompromisszumot a komfortos és a biztonságos futómű között.

Egyszerű szerkezeti kialakítású lengéscsillapítót alkalmaz, melynek karakterisztikáját a mágneses erőtér hatására a különleges, úgynevezett MR szintetikus szénhidrogén alapú folyadék révén tudja változtatni. Ez egy olyan anyag, mely gyorsan és csak a mágneses erőtér működéséig mágnesezhető részecskéket tartalmaz. Ebből a szempontból a lágyvashoz hasonló.

A gerjesztő áram hatására az áramlási jellemzői megváltoztathatók, így tehát különböző lengéscsillapító karakterisztikák állíthatók be, méghozzá rendkívül gyorsan és mindenféle zajhatástól mentesen. Különösen jól alkalmazható ez a futóművekre jellemző frekvencia tartományban. A változtatható csillapítás lehetővé teszi a gépkocsi úttartási és vezetési jellemzőinek optimális értéken tartását. „Semi-active” kerékfelfüggesztési rendszer valósul így meg, méghozzá úgy, hogy a világon elsőként ehhez nem alkalmaz kis mozgó alkatrészeket. Minimális az ún. holt löket. A folyadék és a gáz a belső térben egymástól elkülönített. A lengéscsillapító keresztirányú merevsége is kiváló, tehát a kormányzást nem befolyásolja hátrányosan.

Az érzékelő jelei, illetve az ESP rendszertől kapott információk alapján, változtatja a dugattyúk belsejében a gerjesztő áramot, de ennél még a vezető kívánságait is figyelembe veszi. Így tehát most szoftveresen állítható a csillapítási tényező. A kerekeknél minden kanyarban egymástól független lehet a lengéscsillapítók keménysége. Hibafelismerési és a diagnosztikai lehetősége kimagasló. A sport kategóriába, de még a kisteherautókba is előnyösen beépíthető.

A Delphi tud szállítani komplett elektronikus szabályozást is tartalmazó rendszert, de ha az autógyár úgy igényli, csak magát a lengéscsillapítót is, melynél figyelembe veszik az adott gépkocsi sajátosságait. A gyártását a lengyelországi gyárban Krosnóban végzik.

FlexRide futómű optimalizálása

Az Európában gyártott személygépkocsik közül a következők alkalmazzák ezt az új lengéscsillapítót: Audi TT Coupé, Audi R8, Ferrari 599 GTB Fiorano, Ferrari California.

A rendszer teljesítményének növelése kapcsán jelenleg a Delphi fejlesztő mérnökei azon dolgoznak, hogy a kemény karakterisztika még keményebb legyen, illetve a lágy még lágyabb. Illetve minél gyorsabb átmenetek legyenek megvalósíthatók. A köztes állapotok észlelése még hatékonyabb legyen anélkül, hogy kiegészítő egységeket kellene beépíteni. Törekszenek a kisebb reakcióidőre és a kisebb súrlódásra a lengéscsillapító mozgó részeinél. Precízebb és gyorsabb adatnyerést és kiértékelő algoritmust szeretnének megvalósítani. Egy új valósidejű csillapító erőt generáló modellel igyekeznek a reakcióidőt csökkenteni és így jobban kihasználni az alkalmazott, különleges folyadékban rejlő tulajdonságokat.

A Delphi mérnökei igyekeznek kielégíteni a különböző autógyárak igényeit a lengéscsillapító karakterisztikák és azok változtatási lehetőségeinek tekintetében. Az új generáció fejlesztése tehát folyamatban van.

Delphi MegneRide lengéscsillapító metszet

Audi TT Magnetic Ride

Az Audi TT a gyár első MagneRide rendszert alkalmazó típusa, melyet „Audi magnetic ride”-nak neveztek el. Ez egy semi-active kerékfelfüggesztési rendszer, mely „magneto-rheologically” elektronikusan szabályozott lengéscsillapítókat alkalmaz. A sebességváltó kar közelében elhelyezett gomb megnyomásával a komfort fokozatról átkapcsolható sport fokozatra. Ezt a nyomógombba beépített LED dióda jelzi vissza. A műszerfalon lévő ellenőrzőlámpa pedig hiba esetén világít. A beépített különleges lengéscsillapító magneto rheologiai elven működik. Ennek belsejében egy speciális, szénhidrogén alapú szintetikus folyadékot töltenek, mely 3-10 µm átmérőjű mágnesezhető részecskéket tartalmaz. A folyadék stabilizálásához különböző adalékokat kevernek.

Ha nincs mágneses erőtér
A mágnesezhető részecskék a folyadékban egyenletesen, véletlenszerűen oszlanak el. Ilyenkor ki- és berugózáskor a dugattyú elmozdulásakor a csillapító erő annak furataiban kialakuló hidraulikus fojtástól függ. Viszonylag kicsi az ellenállás, hasonló a karakterisztika, mint a hagyományos lágy lengéscsillapítónál.

Részletes útmutató AL-KO kuplungjavításhoz
Mágneses erőtér hatására
Ha a dugattyúba beépített tekercsben áram folyik, kialakul a mágneses erőtér. Ennek hatására a lengéscsillapítóban a folyadék alapvető tulajdonságai megváltoznak. Az erőtér hatására a parányi mágnesezhető részecskék a fluxusnak megfelelően sorba rendeződnek és hosszú láncot alkotnak. Ezek a láncok a dugattyú furatára merőlegesen alakulnak ki. Emiatt a ki és berugózáskor a dugattyú elmozdulása lefékeződik, megnő a hidraulikus ellenállás és ezzel arányosan a csillapítási tényező is. A lengéscsillapító keményedése a mágneses erőtér változásával arányos.

A MagneRide lengéscsillapító karakterisztikája

A magnetorheológiai lengéscsillapító szerkezete

Az újfajta lengéscsillapító, szerkezetét tekintve egyszerűbb, mint a hagyományos lengéscsillapítók. Egycsöves változatban készül. Az összetett szeleprendszerre ennél nincs szükség. Ezt a dugattyúban kialakított furatok, a változtatható mágneses erőtér, és a különleges folyadék helyettesíti. A dugattyú belsejébe szerelik a tekercset, mely az elektromágneses erőteret létrehozza. A cső dugattyúrúd belsejében helyezik el a tekercs tápezetékeit. Mivel az elektronika az áramot a pillanatnyi igényeknek megfelelően képes szabályozni a lengéscsillapító karakterisztikája is széles határok között változik. Ehhez csupán milliszekundumokra van szükség.

Az elektronikus rendszer

A csillapítási tényezőt szabályozó elektronika a kocsiszekrényben, a jobb első ülés alatt található. Ezt EDC (Electronically Controlled Damping = elektronikusan szabályozott csillapítás) elektronikának is szokták nevezni. Legfontosabb bemeneti információja az első futóműre szerelt elmozdulás érzékelőtől érkezik. Ez az adott típusnak megfelelő futóműhöz illesztett változat. Az információk a CAN hálózaton keresztül érkeznek az elektronikához.

A pillanatnyi menetállapotra vonatkozó információt pedig az ESP elektronikától kapja. Ezen információk kiértékelése alapján hoz döntést arról, hogy éppen milyen csillapítás az optimális. A hőmérséklet kompenzációt az elektronika szoftvere végzi. A növekvő folyadékhőmérsékletet növekvő gerjesztő árammal egyenlíti ki. Téli hidegben pedig csökkenti a gerjesztő áramot. A hőmérséklet mérését indirekt módon a tekercs ellenállásának változása alapján állapítja meg az elektronika. A tekercs hőmérsékletét természetesen a rákapcsolt áram is befolyásolja, amit a kalkulációnál figyelembe kell venni. Ha huzamosabb ideig a „sport” fokozat működnek a lengéscsillapítók, a tekercs túlmelegedhet. Ha a hőmérséklet nagyobb, mint a 90 ºC küszöbérték, tovább nem marad bekapcsolva a sport fokozat. A lengéscsillapítók nincsenek aktiválva, amikor a gépkocsi áll. Az alapbeállítás a komfort karakterisztika. Ezen a sebességváltó kar közelében elhelyezett gombbal lehet változtatni. A gomb megnyomásával a sport fokozat kapcsolódik be. A nyomógombba beépített LED világít, amikor a sport fokozatot aktiválták. A műszerfal kiviteltől függően bizonyos típusváltozatoknál szöveges üzenet is olvasható.

Az elektronikus rendszer hibájáról a műszerfalon elhelyezett ellenőrző lámpa informálja a vezetőt. Az ellenőrző lámpa állapotát a rendszer minden gyújtás bekapcsoláskor ellenőrzi. Akkor is világít, ha a rendszer kódolása nem megfelelő. Ez a diagnosztikai műszerrel végzendő el. Ekkor kódszámokkal megadják az elektronikának a gépkocsi típusát, a motorváltozatot és a hajtásláncot (4WD, vagy 2 WD).

Ha hiba lépett fel a lengéscsillapítók tekercseinek aktiváló rendszerében, további működés nem lehetséges. Ekkor a komfort fokozat csillapítása lesz aktív.

A rendszer elemei az Audi TT-ben

A lengéscsillapító vizsgálata

Ha az aktív lengéscsillapító nyomógombját 5 másodpercnél hosszabb ideig nyomva tartjuk, akkor a dugattyúkba beépített tekercseket az elektronika egy, a gyártó által előre meghatározott árammal táplálja. Ekkor a nyomógombba beépített LED villogni fog. Ilyen állapotban kell a lengéscsillapító próbapadi vizsgálatát elvégezni.

Ebből az üzemmódból ki lehet lépni, ha:

a nyomógombot ismételten megnyomják,
a gyújtást ki-, majd ismét bekapcsolják,
ha átlépik a 10 km/h küszöbsebességet.

A MagneRide rendszer előnyös tulajdonságai:

Csökkenti a felépítmény függőleges mozgását a rossz úton.
Csökkenti a felépítmény billenését, borulási hajlamát.
Optimalizálja a rezgési tulajdonságokat.
Optimalizálja a gépkocsi úttartását.
Javítja a kormányzási jellemzőket.

A futómű a gépkocsi és az útfelület között létesít kapcsolatot, melynek egyik fontos eleme a lengéscsillapító. A gépkocsira ható külső erők és nyomatékainak hatását a gumiabroncsok felfekvő felületei és az útfelület között ébredő reakcióerők adják át az útfelületnek. Ebben a feladatban fontos szerepet játszanak a lengéscsillapítók.

Menet közben az útegyenetlenségek által a kerekeknél gerjesztett periodikus lengő mozgás energiáját lengéscsillapító alakítja át hőenergiává. Ennek köszönhetően a kerékterhelés dinamikus változása gyorsabban lecseng, egyenletesebb lehet a gumiabroncs és a kerekek között az útfelület síkjában átvihető erő.

A változtatható csillapítás lehetővé teszi a gépkocsi úttartási és vezetési jellemzőinek optimális értéken tartását. „szemi-aktív” kerék-felfüggesztési rendszer valósul meg, mozgó alkatrészek nélkül. Minimális a holt löket. Az elektronika nagy sebességgel kiértékeli a kerekek és a felépítmény elmozdulásait, figyelembe veszi a vezető kívánságait, és ezek alapján széles határok között folyamatosan változtatja a lengéscsillapítást.

Az eddigi alkalmazások bizonyítják, hogy alkalmas arra, hogy javítsa a gépkocsik úttartását és vezetési tulajdonságait méghozzá úgy, hogy nem növeli bonyolult megoldásokkal a tömeget. A különleges lengéscsillapítóval megvalósított, elektronikusan szabályozott kerék-felfüggesztési rendszer hatékonyan megvalósítja a kompromisszumot a komfortos és a biztonságos futómű között. Egyszerű szerkezeti kialakítású lengéscsillapítót alkalmaz, melynek karakterisztikáját a mágneses erőtér hatására a különleges, úgynevezett MR szintetikus szénhidrogén alapú folyadék révén tudja változtatni.

Ez az anyag speciális, szénhidrogén alapú, szintetikus folyadék, mely 3-10 µm átmérőjű mágnesezhető részecskéket tartalmaz, de azok gyorsan és csak a mágneses erőtér működéséig mágnesezhetők. A mágnesezhető részecskék a folyadékban egyenletesen, véletlenszerűen oszlanak el. Ilyenkor ki és berugózáskor a dugattyú elmozdulásakor a csillapító erő annak furataiban kialakuló hidraulikus fojtástól függ. Ebből a szempontból a lágyvashoz hasonlóan viselkednek ezek a részecskék. A gerjesztő áram hatására az áramlási jellemzői megváltoztathatók anélkül, hogy más lenne a viszkozitása. Így tehát különböző lengéscsillapító karakterisztikák állíthatók be rendkívül gyorsan és zajhatásoktól mentesen.

Az érzékelő jelei, illetve az ESP rendszertől kapott információk alapján, állítja be a dugattyúkba szerelt tekercs gerjesztő áramát. Ennél a rendszernél szoftveresen állítható a csillapítási tényező. A kanyarban egymástól függetlenül akár minden keréknél is más lehet a lengéscsillapítók keménysége. Elsőként 2002-ben a Cadillac Seville STS-be építették be, majd a Chevrolet Corvette-be.

A jelenlegi fejlesztések arra irányulnak, hogy a kemény karakterisztikát még keményebbé tegyék, illetve a lágy még lágyabb legyen. Törekszenek a kisebb reakcióidőre és a kisebb súrlódásra a lengéscsillapító mozgó részeinél. Precízebb és gyorsabb adatnyerést és kiértékelő algoritmust szeretnének megvalósítani.