- Электромагнитная подвеска Bose: устройство и принцип работы
- История создателя подвески Босе
- Подвеска Bose и её особенности
- Демонстрация работы подвески
- Реакция рынка
- Судьба проекта
- Видео подвески Bose
- Феномен Bose: почему лучшая в мире подвеска до сих пор не стала серийной
- Bose – не бренд, но человек
- Технологическая магия
- Слишком смело для рынка
- От революции к эволюции
Электромагнитная подвеска Bose: устройство и принцип работы
Подвеска – ключевой элемент конструкции любого автомобиля. Её задача заключается в обеспечении комфорта людей в салоне во время движения и постоянного сцепления колёс с поверхностью дороги.
В мире существует немало компаний, изготавливающих подвески, но наиболее революционных успехов в этой области удалось добиться фирме Bose, которая даже не занимается производством авто.
История создателя подвески Босе
Индиец по происхождению, Амар Боуз родился в США в 1929 году, и с детства проявлял интерес к аудиотехнике. Будучи от природы человеком любознательным, Боуз интересовался разными сферами жизни, а не только музыкой. Ещё одним его увлечением были автомобили.
В отличие от автолюбителей того времени, ставивших на первое место скоростные характеристики и мощность двигателя, Боуз ценил комфорт. В 1964 году мужчина основал компанию по изготовлению наушников и акустики, а за 6 лет до этого события приобрел Pontiac с пневмобаллонной подвеской. Неизвестно, был ли он полностью удовлетворен ею, но, если судить по тому обстоятельству, что в 1980 году Боуз начал разрабатывать новый тип автомобильной подвески, претензии к ней у него были.
Подвеска Bose и её особенности
Обладая глубокими познаниями в сфере аудиотехники и понимая природу волн и колебаний, Боуз перенес имеющийся опыт в область автомобилестроения. Фактически профессор создал систему шумоподавления, но только в плане машин: придуманный им механизм гасил поступающие снаружи «колебания». Поняв, что идея имеет право на существование, через 3 года он создает отдельную команду для продолжения исследований, ведущихся втайне (внутри компании был образован отдел под названием Project Sound, что было сделано в целях конспирации – люди, не посвященные в детали проекта, могли подумать, что это очередное подразделение, занимающееся разработкой звуковых технологий).
В основе электромагнитной подвески Bose лежит мотор, питание которого обеспечивается за счёт усилителей, а его работой управляет микропроцессор. Мотор функционирует по принципу традиционной стойки амортизатора: он растягивает и сжимает конструкцию, но делает это за миллисекунды, в отличие от обычной пружины.
Именно эта особенность и отличает подвеску Bose Suspension от традиционной, работа которой ограничена физическими законами (в определенный момент времени пружинная подвеска перестаёт обеспечивать нужную скорость сжатия и разжатия, вследствие чего колебания начинают передаваться на кузов). Применение электромотора позволило решить проблему: его мощности с лихвой хватает для того, чтобы моментально откликаться на любую неровность, не позволяя колебаниям затрагивать кузов.
Применение подобной уникальной схемы требовало дополнительного питания, но и с этой проблемой удалось справиться опять же за счёт электромоторов, которые в процессе работы возвращали значительную часть затраченной ими энергии на усилители. Как показали проведённые исследования, такая организация работы подвески требует в 3 раза меньше энергии, чем автомобильный кондиционер.
Но на этом преимущества Bose Suspension System не заканчиваются: подвеска оказалась способной гасить даже мельчайшие неровности, проявляемые на уровне вибраций. Для этой цели были установлены демпферы, подавляющие микроколебания. Кроме того, механизм гарантировал ровное положение кузова как на неровностях, так и при совершении манёвров за счёт отсутствия раскачки при прохождении поворотов.
Работа над Suspensions Systems заняла долгих 24 года: публично представить проект Боуз решился лишь в 2004 году, однако даже тогда не позволил никому опробовать подвеску на практике. Но и без этого презентация произвела эффект разорвавшейся бомбы: никто не мог поверить, что кузов машины во время движения может оставаться полностью неподвижным вне зависимости от типа дороги.
Демонстрация работы подвески
Прототипом для тестирования разработки стала модель Lexus LS400: один автомобиль был оснащен традиционной подвеской, другой получил Bose Suspension, которая управлялась процессором Pentium III с частотой 750 МГц.
Программное управление активной подвеской давало возможность корректировать её функционирование, а также создавать алгоритмы работы для разных дорожных условий. Боуз отказался от подвески, используемой в настоящее время компанией Mercedes-Benz, когда при прохождении поворотов кузов авто наклоняется, что, во-первых, оказывается неожиданным для пассажиров, а во-вторых, провоцирует водителя на создание опасных ситуаций ввиду переоценки возможностей транспортного средства.
В ходе презентации было продемонстрировано сравнение двух подвесок – традиционной, используемой автомобилестроительными компаниями, и новой, придуманной Боузом (для большей наглядности на автомобиле с подвеской Bose была предусмотрена кнопка, при нажатии которой происходило переключение между ними). Журналисты, находясь в салоне, могли прокатиться по дороге с ямами и неровностями: при включении режима заводской подвески в зеркала заднего вида чётко было видно, как кузов раскачивается, при активации подвески Bose кузов оставался неподвижным.
Финальным аккордом, окончательно поразившим присутствующих, стало преодоление деревянной планки, когда кузов, невзирая на значительную высоту препятствия, продолжал оставаться в неподвижности (серийная реализация опции не предполагалась, но её демонстрация была необходимой для привлечения внимания к технологии как представителей прессы, так и возможных будущих партнеров).
Реакция рынка
В качестве потребителей своей продукции в компании Bose рассматривали крупных автопроизводителей спортивных и представительских машин класса люкс. Подвеску тестировали компании Honda, Ferrari и другие, и каждый из этих известных производителей отметил существенное преимущество разработки перед ныне существующими конструкциями. Однако когда дело доходило до расчётов затрат, руководство компаний брало паузу на обдумывание, и в итоге никто так и не решился на реализацию проекта.
Внедрение новой подвески требовало разработки и реализации сложной системы электропитания авто, что в конечном счёте влияло на значительное повышение стоимости конечного продукта. К примеру, помимо процессора, для работы требовалась магнитная система с применением неодимовых магнитов большой мощности, цена которых высока. Впрочем, Боуз, уверенный, что в недалеком будущем стоимость необходимых для создания конструкции компонентов снизится до приемлемой, видел главное препятствие не в этом.
Куда более серьезными ему казались две другие проблемы:
- Большая масса конструкции подвески (разработка Bose весила на 90 кг больше обычной). Это напрямую влияло на ухудшение динамических показателей и увеличение расхода топлива, что на фоне ужесточаемых экологических требований превращалось в абсолютно нерешаемый вопрос.
- Необходимость обширных дорогостоящих испытаний и, как следствие, инвестиций. В случае успеха это могло принести огромную прибыль, но при провале исследований столь серьезные финансовые вложения сделали бы Боуза банкротом.
Судьба проекта
Годы шли, но технология так и продолжала оставаться перспективной, но крайне сложной в плане реализации. На сегодняшний день ни с одним из автопроизводителей контракта заключено не было, но наработки были использованы для создания сидений с амортизацией, устанавливаемых на грузовые автомобили.
После смерти Боуза в 2013 году дальнейшая судьба проекта оказалась под вопросом. В итоге руководство фирмы выставило разработку на продажу: купить права на неё захотела компания ClearMotion, которая решила использовать её для модернизации классической подвески с пружинами (инженеры предприятия работают над электрогидравлическим модулем, ускоряющим отклик конструкции на неровности дороги). Уже даже на первый взгляд предложенные идеи (сбор информации о рельефе дорог и их хранения в облачных хранилищах с целью обеспечения последующего предугадывания поведения подвески) звучат сложнее, чем те, что предложил Боуз треть века назад, но удастся ли авторам довести задумку до этапа реализации, покажет время.
Видео подвески Bose
Источник статьи: http://moj-vnedorozhnik.ru/v-pomoshch-voditelyu/podveska-bose
Феномен Bose: почему лучшая в мире подвеска до сих пор не стала серийной
Предназначение автомобильной подвески – обеспечивать комфорт и постоянное сцепление с дорогой. Предназначение выдающейся автомобильной подвески – обеспечивать беспрецедентный комфорт, полностью изолируя кузов от того, что находится под колесами. Кто мог бы создать такую подвеску? Немцы? Японцы? Нет, ее создали американцы – причем не из Ford или GM, а из компании, которая вообще производит не автомобили, а аудиотехнику – Bose.
Bose – не бренд, но человек
К ак и многое революционное в мире, технология принципиально новой автомобильной подвески обязана своим появлением человеку, который был достаточно решителен, чтобы отрицать невозможное. Его имя — Амар Боуз.
Если вы считаете что-то невозможным, не мешайте человеку, который над этим работает.
Американец индийского происхождения, он и сам нес в себе немало революционного: его отец в юности был на острие борьбы индийских революционеров с английскими колонизаторами. Амару повезло больше: он родился уже после переезда отца в США, но дух новаторства и стремление расширять границы возможного передались ему по наследству, воплотившись в его самореализации в технике.
Будучи страстным увлеченным меломаном, он посвятил себя акустике и аудиотехнике. Но как и любой разносторонне развитый человек, он не ограничил себя только ей: еще одним увлечением Амара были автомобили. Однако в отличие от большинства, которое привлекали мощность, скорость и дизайн, Боуз ценил в них другое: комфорт. Еще за шесть лет до основания собственной компании, которой суждено было стать в ряд лучших производителей топовой акустики, Амар приобрел Pontiac Bonneville с подвеской Ever-Level Air Ride, где вместо пружин были применены пневмобаллоны. Был ли он удовлетворен ей? Ответом может послужить то, что спустя 10 лет он сменил Pontiac на Citroen DS, чья гидропневматическая подвеска была настоящим произведением искусства. Но судя по тому, что произошло дальше, Боуз имел на этот счет свое мнение.
На фото: Pontiac Bonneville ‘1962 и Citroen DS ‘1968–76
В 1980 году, уже будучи владельцем собственной компании, профессор в одиночку начал разработку совершенно нового типа автомобильной подвески, используя свой опыт и знания в совершенно несопоставимой на первый взгляд сфере аудиотехники. Но если приглядеться, можно увидеть кое-что общее: колебания, волны, передача энергии… Проецировав и масштабировав их от динамического излучателя на подвеску, Боуз создал конструкцию, которая предвосхитила появление систем шупомодавления – только в автомобильном понимании.
Технологическая магия
Подвеска, спроектированная профессором, буквально «подавляла» колебания, поступающие извне. Убедившись, что идея жизнеспособна, через три года после начала своих изысканий Боуз привлек к работе над ней отдельную команду, но тщательно засекретил разработку. Подразделение, занятое ей, получило имя «Project Sound», чтобы не распространять информацию не только вовне, но и внутри самой компании. Что же представляет собой изобретение Bose, и что в нем революционного?
Основой конструкции является линейный электромотор, питаемый усилителями и управляемый системой на основе микропроцессора. Электромотор выполняет функции амортизационной стойки: он «сжимается» и «разжимается», но делает это в разы быстрее обычного амортизатора с пружиной, изменяя свою длину за миллисекунды. Именно этот «лаг» у традиционной подвески не позволяет ей обеспечить абсолютный покой кузова: ее ходы и скорость отклика ограничены физикой, и в определенный момент сжатие или разжатие подвески не позволяет компенсировать размеры преодолеваемой неровности, передавая остаточные колебания дальше, на кузов. Линейные электромоторы с молниеносным откликом полностью решали эту проблему, прецизионно повторяя неровности поверхности и не передавая дальше абсолютно ничего. Диапазон перемещения электромоторов составлял 20 сантиметров – это и был предел полного комфорта, в пределах которого кузов оставался неподвижным.
И это было не единственным преимуществом электромоторов. Разумеется, столь сложная и мощная электронная система, несущая большую нагрузку в виде автомобиля, требовала соответствующего питания. Однако эта особенность во многом компенсировалась схемой работы моторов: они имели рекуперативную функцию, возвращая обратно на усилители часть затраченной энергии в циклах сжатия. По данным Bose, такая схема позволяла обеспечить потребляемую мощность на уровне втрое меньшем, чем у штатной системы кондиционирования автомобиля.
Но и это еще не все! Во-первых, конструкция подвески предусматривала гашение не только крупных, но и мельчайших неровностей, проявляющих себя на уровне вибраций. Для этого ступичные узлы имели собственные встроенные демпферы, подавляющие микроколебания. Ну а во-вторых, программный комплекс обеспечивал идеально стабильное положение кузова автомобиля не только на неровностях, но и при маневрировании, полностью исключая поперечную раскачку в поворотах и продольную при разгонах и торможениях. «Железную» же основу подвески составляли торсионы, которые, впрочем, выполняли фактически лишь несущую функцию для кузова, оставляя всю настоящую работу системе от Bose.
Впервые подвеска может быть одинаковой и для спортивного, и для люксового автомобиля.
Работа над революционной подвеской продолжалась долгие 24 года: Боуз рассекретил свое детище только в 2004-м, представив его широкой публике, но так, впрочем, и не разрешив даже журналистам опробовать его в деле. Но и без этого презентация произвела ошеломляющий эффект: это была настоящая технологическая магия, все отзывы и рассказы о которой сводились к главному – тому, что «кузов невероятным образом оставался абсолютно неподвижным, пока колеса отрабатывали все неровности». Тестовыми прототипами стали два седана Lexus LS 400, один из которых был оставлен в заводском исполнении, а другой оснащен комплексом от Bose. И этот комплекс, управляемый тогда, в 2004-м, 750-мегагерцовым Pentium-III, работающим на четверть своей производительности, был настоящей квинтэссенцией сути автомобильной подвески.
На фото: Lexus LS 400 ‘1989–94
В современных автомобилях всегда существует компромисс между мягкостью на неровностях и раскачкой при маневрировании. Эта система обеспечивает управляемость лучшую, чем у любого спорткара, и самую высокую плавность хода, которую только можно представить.
К слову, будучи управляемой программно, подвеска от Bose позволяла вносить изменения в алгоритмы ее работы и создавать алгоритмы различных режимов движения. В Bose, к примеру, отказались от того, к чему в наши дни пришел Mercedes-Benz со своей подвеской Magic Body Control — наклона кузова автомобиля в поворотах, хотя подобные алгоритмы были разработаны и протестированы. Испытания, проведенные к тому моменту, показали, что подобное «мотоциклетное» поведение было слишком непривычным и неожиданным для пассажиров, а некоторые водители в скоростных поворотах, напротив, переоценивали возможности автомобиля, провоцируя опасные ситуации.
Один из журналистов, побывавших на презентации подвески Bose, так описал свои первые впечатления от этой технологии.
Сначала нас привели ангар, где два автомобиля были установлены бок о бок на вибростендах с четырьмя отдельными опорами, по одной на колесо. Каждая из опор могла подниматься и опускаться в различных диапазонах перемещения и скорости, имитируя неровности дороги. Но, не удовлетворившись имеющейся программной технологией имитации дороги, в Bose разработали свою собственную. Проехав круг по настоящей дороге, изобилующей кочками, выбоинами и ямами, инженеры программно перенесли ее на стенды. Кроме того, они разработали для машины, оборудованной подвеской Bose, режим, имитирующий заводскую подвеску, с возможностью переключаться между ним и фирменным режимом Bose по нажатию кнопки.
Двое из нас сели в машины, и инженеры запустили вибростенды. Сначала автомобиль с подвеской Bose был переведен в режим заводской подвески, и мы ощущали колебания, хоть и несильные, и раскачку машины можно было наблюдать в зеркала, расположенные снаружи автомобиля для наглядности. Другой LS 400, без подвески Bose, колебался абсолютно так же – мы «двигались» по одной и той же дороге. Затем инженер нажатием кнопки перевел подвеску Bose в ее нормальный режим – разница была ошеломляющей. В зеркала снаружи было хорошо видно, что колеса продолжают перемещаться вверх и вниз в такт колесам стандартного автомобиля рядом с нами, но кузов оставался настолько неподвижным, что в салоне можно было пить кофе, не пролив ни капли.
Остальную часть презентации, тщательно составленной специалистами Bose, можно и нужно видеть своими глазами. Автомобиль преодолевает неровности, входит в повороты, разгоняется и тормозит – и все это без малейшего колебания кузова. Финальным аккордом в этом шоу был трюк, в котором автомобиль с подвеской Bose легко и плавно перепрыгивает деревянную планку, имитирующую препятствие, а затем «кланяется» вместе с водителем, вышедшим из машины. Эта часть, конечно была просто демонстрацией возможностей: инженеры не планировали подобную опцию в серийной реализации. Но впечатление на зрителей этот прыжок производил исправно, начиная с 2004 года – ведь подобные презентации в Bose проводили не только для журналистов, но и для потенциальных партнеров, которые могли бы заинтересоваться их технологией.
Слишком смело для рынка
Но вот как раз с потенциальными партнерами ситуация складывалась не так ярко, как с разработкой и практической реализацией. Разумеется, главными целевыми потребителями своей технологии в Bose видели крупных производителей люксовых автомобилей – как спортивных, так и представительских. Ferrari, Jaguar, Mercedes, Honda и другие были заинтересованы в том, чтобы применять новую подвеску в своих автомобилях. Каждый, кто испытывал лично изобретение Bose, неизменно говорил, что это лучшая подвеска, которую он когда-либо видел. Но когда дело доходило до цифр, все с миной сожаления закрывали свои папки и отправлялись домой, чтобы «обдумать» предложение, которое не решился принять никто.
У меня нет сомнений в том, что эта технология может стать успешной на рынке. Но для этого требуется компания, которая интересуется чем-то большим, чем дизайн и лошадиные силы.
Помимо усложняющей автомобиль электрической обвязки на момент разработки стоимость некоторых компонентов была весьма высока, усложняя серийное производство и удорожая конечный продукт. К примеру, помимо микропроцессора «узким местом» были мощные неодимовые магниты, материал для производства которых был дорог. Но это было не главной проблемой: профессор Боуз был совершенно прав, предсказав, что в будущем стоимость этих компонентов снизится до приемлемой.
Но вот избавить систему от двух других недостатков оказалось не так легко, и первым из них стала масса конструкции. Целевой показатель увеличения веса автомобиля, по расчетам инженеров, составлял 90 килограммов – именно столько, почти центнер, должна была прибавить подвеска автомобиля с системой Bose по сравнению с обычной. Конечно, здесь рост неподрессоренной массы не оказывал никакого негативного влияния на плавность хода и устойчивость автомобиля – напротив, эти показатели вырастали до небывалых высот. Но вот ухудшение динамики и повышение расхода топлива исключить из уравнения не удавалось никак – а на фоне ужесточающихся уже тогда экологических норм и требований к снижению расхода топлива это было довольно важно. Ну а еще внедрение подвески от стороннего производителя без обширных испытаний, в том числе ресурсных, ни один автобренд, разумеется, позволить себе не мог. Интеграция системы Bose означала довольно серьезные инвестиции, которые в случае успеха оборачивались уникальным конкурентным преимуществом, но в случае неудачи не могли окупиться никоим образом.
Время шло, а уникальная технология так и оставалась в статусе «перспективной, но сложной в реализации». Эксперты сулили ей рыночный успех то в новом флагманском Cadillac, то в Audi A8, а некоторые даже полагали, что смелые французы увидят в ней будущее, сменив свой Hydractive на принципиально новую и более эффективную схему. Однако и по сей день ни одного соглашения с автопроизводителями заключено не было. Наработки Bose нашли свое серийное воплощение в другом продукте – сиденьях с системой амортизации Bose Ride, адресованных профессиональным водителям грузовых автомобилей. Но вот подвеска дальше «обкаточных» Lexus LS 400 не пошла…
От революции к эволюции
В 2013 году умер отец идеи электромагнитной подвески, профессор Амар Боуз, который больше всех верил в успех своего детища. Но успех к нему так и не пришел, и в конце 2017 года в Bose объявили о продаже своих наработок молодой компании ClearMotion. Но продажа не обозначила возрождения технологии под новым именем: текущий курс ClearMorion предполагает разработку подвески, сохраняющей классическую конструкцию с упругими элементами в виде пружин и амортизаторов. Упор в ней сделан на электрогидравлический модуль Activalve с электронным управлением, который является внешним элементом амортизатора и позволяет ускорить отклик гидравлической системы на дефекты дорожного полотна: амортизатор с ним сжимается и разжимается быстрее.
ClearMotion
