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电磁减震器(Electromagnetic Absorber)是利用电磁反应的一种新型智能化独立悬架系统。它利用多种传感器检测路面状况和各种行驶工况,传输给电子控制器ECU,控制电磁减震器瞬间做出反应,抑制振动,保持车身稳定,特别是在车速很高,突遇障碍物时更能显出它的优势。电磁减震器的反应速度高达1000 Hz,比传统减震器快5倍,彻底解决了传统减震器存在的舒适性和稳定性不能兼顾的问题,并能适应变化的行驶工况和任意道路激励,即使是在最颠簸的路面,电磁减震器也能保证摩托车平稳行驶,代表了减震器发展的方向。 以日本日立制作所研制的电磁减震器为例,这款是电磁减震器由传感器、电子控制器ECU、圆筒型线性电动机和弹簧液压减震器4大部分组成的有源悬架系统。 系统中的传感器有加速度传感器和悬架行程传感器。加速度传感器用来检测路面凹凸不平的程度,输送给电子控制器ECU,发出指令控制线性电动机产生与减震器运动方向完全相反的反作用力运动行程,减轻车辆上下的振动。悬挂行程传感器用来检测减震器的实际运动行程,然后反馈给电子控制器ECU适时修正线性电动机的反作用力运动行程。 系统中的核心部件是线性电动机和电子控制器ECU,线性电动机实际上就是由定子线圈和运动磁铁组成的直线电动机,其工作原理与普通旋转式电动机相同。普通旋转式电动机是利用电流的变化,使电动机的定子线圈产生旋转磁场,感应转子磁铁转动。直线电动机可视为将普通旋转式电动机从圆心沿半径切开后,平直展开而成,这样原本旋转的磁场就变成了直线方向行进的磁场,而转子的转动也变成直线移动。
安装在弹簧液压减震器下部的线性电动机,其定子线圈固定在减震器缸体上,线圈中的电流强度直接由电子控制器ECU控制,电子控制器ECU根据加速度传感器检测到的路面实际状况和悬架行程传感器检测到的实际运动行程,发出指令精确控制输入定子线圈的电流强度,从而精确控制直线电动机的反方向运动阻尼力和减振力,缓和路面的冲击与振动。输入的电流越大,定子线圈中产生的磁场就越强,直线电动机产生反方向的阻尼力和减振力也就越大, 由此可见,系统对电流大小的控制完全与行驶加速度及路面颠簸状况相适应。
这就意味着可以根据各种路况和载荷情况选择最佳的减振力。当车辆在凹凸不平的恶劣路面上行驶或由单人驾驶改为双人骑乘,车轮剧烈地跳动时,系统自动控制定子线圈输入更大的电流,使直线电动机产生与减震器运动方向完全相反的更大阻尼力和减振力,抵消缓冲减震器的剧烈振动。电子控制器ECU可在1 S时间内让减震器的阻力和减振力连续改变1 000次,与单独使用弹簧液压减震器相比,既提高响应速度,又可提高舒适性,堪称全球动作最快、最先进的智能悬架系统。 使用线性电动机与不使用线性电动机相比可将振动频率在1.5 Hz附近的振动减轻8 dB。目前,该电磁减震器已经安装在SUV (Sports Utility Vehicles)运动型多用途车上进行了实验,获得了大量的实际行驶数据。预计到2009年可小批量安装到SUV汽车和大排量运动型摩托车上。
对于现代运动型多用途摩托车而言,传统的弹簧液压式减震器无法解决舒适性和运动性之间的矛盾,存在诸多难以克服的弊端:
1)螺旋弹簧受到冲击后会产生振动,持续的振动易导致骑乘者疲劳和烦躁,潜伏不安全隐患;
2)减震器的阻尼力越大,振动消减得越快,但却使并联在减震器外部的螺旋弹簧不能充分发挥作用,同时过大的阻尼力,还可能导致减震器连接零件及车架损坏;
3)液压阻尼力随着温度的变化而变化,长时间使用后,液压油与细小孔壁之间的摩擦以及液体分子内摩擦产生大量的热量,导致液压油温度升高,粘度迅速降低,阻尼力也随之减少,减震器的减振性能随之恶化;
4)反应迟钝,无法适应复杂多变的运动型摩托车行驶工况要求,如高速行驶中突遇障碍物,往往易于导致减震器击穿,完全失去减振作用;
5)调节非常有限,现有的多级可调减震器一般只能调节螺旋弹簧的预载荷,增大弹簧的刚度,无法真正满足不同路面、不同载荷的行驶工况要求;
6)无法同时满足现代摩托车行驶舒适性和运动性之间对立的矛盾,前者要求悬挂系统行程要大、刚度要低而后者则完全相反,无论怎么调节都无法使二者完美兼顾。
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