Trucks
Zavedením samostatného zavesenia predných kolies sme začali písať úvodné kapitoly úplne novej knihy a meniť pocit z jazdy pre vodičov nákladných vozidiel.
Prvý náčrt novej kapitoly v podobe systému IFS predstavila spoločnosť Volvo Trucks pred viac než 10 rokmi. Vtedy boli vypracované prvé prototypy systému, ale skutočná vývojárska práca sa začala až v roku 2008. Bror Lundgren posledných päť rokov viedol tím asi 15 ľudí, ktorý spoločne vyvinul túto novú technológiu.
„Našou úlohou bolo vytvoriť dizajn, ktorý by z nákladných vozidiel Volvo urobil svetovú špičku, čo sa týka ovládania a pohodlia. Mali sme naozaj dobré základy, na ktorých sme mohli stavať, keďže časť práce už bola hotová, ale najdôležitejšia vývojárska úloha – prechod od konceptu k priemyselnému projektu – je ešte pred nami,“ vysvetľuje Bror Lundgren.
Nie je náhoda, že Bror Lundgren, ktorý má skúsenosti so samostatnými závesnými systémami v oblasti automobilov, bol vybraný, aby viedol vývoj systému IFS spoločnosti Volvo Trucks.
Základný princíp je rovnaký pre autá aj pre nákladné vozidlá – pri samostatnom zavesení kolies je vozidlo pri jazde stabilnejšie a predvídateľnejšie.
Systémy sa však odlišujú v oblasti dizajnu. Najväčšími výzvami pre inžinierov spoločnosti Volvo Trucks boli priestor a pevnosť.
V automobile pevnosť systému zabezpečuje rám, ku ktorému je pripevnená náprava. Takéto riešenie je však v kamióne nepoužiteľné z dvoch dôvodov. Prvým z nich je, že motor je umiestnený v rovnakej oblasti ako zavesenie. Druhým je, že rámová konštrukcia, ku ktorej je systém pripevnený, je vyššie nad povrchom cesty. Prirodzená pevnosť v aute sa preto nedá odkopírovať pre nákladné vozidlo.
Riešením je dizajn, pri ktorom pohyblivé súčasti systému držia pokope prostredníctvom dvoch pomocných rámov, ktoré sú na spodnej strane motora.
„Nesmú nastať žiadne pohyby do strán, preto sme sa zamerali veľmi výrazne na čo najväčšie spevnenie rámovej konštrukcie systému IFS,“ vysvetľuje Bror Lundgren.
„Keď sme prešli testami otrasov a zistili sme, že dizajn bude fungovať tak, ako má, bolo to veľké víťazstvo,“ dodáva.
Testy otrasov sú dôležité a sa robia na vývojovom oddelení spoločnosti Volvo Trucks v švédskom Gothenburgu. Testovacie zariadenie mierne cítiť olejom a z hydraulického systému, ktorý vedie k obrovskej vibračnej súprave, sa po celom priestore rozlieha neustále pípanie.
„Nazvali sme ju tyranosaurus – T-Rex. Je to najväčšia vibračná súprava na svete. Váži viac než 1200 ton,“ hovorí testovací inžinier Emil Skoog, ktorý tu pracuje.
Mechanizmus zložený z piestov a valcov trasie nápravy v rôznych časových intervaloch, čím vystavuje systém IFS vo vibračnej súprave extrémnej záťaži. Signály, ktoré ovládajú otrasy, boli zhromaždené v podobe údajov z testovacieho vozidla v skúšobnom areáli spoločnosti Volvo Trucks v Hällerede pri Gothenburgu.
„Testovacie vozidlá musia v skúšobnom areáli zvládnuť množstvo náročných cestných testov. Na náprave sa nachádza veľa snímačov, ktoré zaznamenávajú sily a pohyby počas skúšobného procesu,“ vysvetľuje Bror Lundgren.
Vo vibračnej súprave je množstvo zaťažení na konštrukcii oveľa väčšie ako v skutočnosti, aby sa zabezpečila dostatočná robustnosť systému.
Prenesením týchto údajov a ich použitím vo vibračnej súprave je možné dosiahnuť rovnaké podmienky ako v skúšobnom areáli. Simulujú len tie časti skúšobného areálu, v ktorých je testovacie vozidlo vystavené najväčšej záťaži. Testy sú vďaka tomu časovo optimalizované, keďže sa ušetrí čas zbytočne strávený jazdou a inými prestojmi.
„Vo vibračnej súprave je zaťaženie na konštrukcie oveľa väčšie ako v skutočnosti. To aby sme sa uistili, že systém je dostatočne silný,“ vysvetľuje Bror Lundgren.
Nápravy sa vo vibračnej súprave testujú počas 10-mesačného skúšobného obdobia stovky ráz. Bror Lundgren sa pozrie nahor na testovaciu nápravu vo vibračnom zariadení a vysvetľuje dôležitosť všetkých testov.
„Máme zodpovednosť voči našim zákazníkom, že budeme robiť testy, kým si nebudeme istí, že systém je pripravený na výrobu. Keďže túto technológiu budeme v budúcnosti využívať, je tiež dôležité overiť, ako funguje. Musíme naše nadobudnuté znalosti podložiť dôkazmi.“
Po piatich rokoch vývojárskej práce vznikol prvý sériovo vyrábaný systém IFS pre nákladné vozidlá na svete. Aké sú však najväčšie výhody tejto novej technológie?
„Ovládacie vlastnosti sú pri nej jednoducho revolučné. Vodiči si môžu odpočinúť celkom iným spôsobom a to vytvára úplne iný pocit bezpečnosti a stability v porovnaní s bežným zavesením predných kolies,“ vysvetľuje Jan Zachrisson.
Bror Lundgren súhlasí a prirovnáva rozdiel k dvom plážovým loptám.
„Ak máte nápravu s perovým alebo vzduchovým závesným systémom, sedíte na plážovej lopte a často musíte vyvažovať pohyby pomocou vlastných zmyslov, aby ste udržali rovnováhu. Pri samostatnom zavesení predných kolies namiesto toho sedíte v plážovej lopte a máte oveľa lepšiu kontrolu nad svojou situáciou. Vďaka tomu máte väčší pocit bezpečia.“
Vodiči si môžu odpočinúť celkom novým spôsobom a to vytvára úplne iný pocit bezpečnosti a stability v porovnaní s bežným zavesením predných kolies.
Rozhodujúcim faktorom pri úžasných jazdných vlastnostiach je zlepšenie spätnej väzby volantu, ktoré je výsledkom hrebeňového riadenia integrovaného v systéme. To je tiež úplne unikátna technológia v oblasti nákladných vozidiel.
Emil Skoog vo vibračnej súprave spúšťa dnešný testovací program. Ozubené kolesá sa začínajú hýbať a testovacia náprava sa otriasa. Závesná plošina, na ktorej stojí vibračná súprava, sa pohybuje a vlnám podobné pohyby sú zreteľne citeľné.
„V porovnaní s bežným riadením je hrebeňové riadenie stabilnejšie, a preto má priamejšiu spätnú väzbu. Čas od myšlienky k činnosti je kratší a pocit kontroly a bezpečnosti je vďaka tomu ešte silnejší,“ dodáva Jan Zachrisson.
Bror Lundgren je presvedčený, že uvedením systému IFS na trh sa otvára nová kapitola v histórii automotive priemyslu v oblasti systémov zavesenia kolies u nákladných vozidiel.
„Podarilo sa nám zmeniť pocit z jazdy nákladného vozidla. Jan Zachrisson hovorí, že sme napísali prvú kapitolu knihy s názvom systém IFS. Som si istý, že táto kniha bude mať veľa kapitol.“
Úlohou dizajnérov bolo navrhnúť riešenie s niekoľkými pohyblivými súčasťami, ktoré by fungovali ako jeden celok. Toto je výsledok ich práce.
1. Hrebeňový posilňovač riadenia
Pohyby volantu sa prenášajú do hrebeňového posilňovača riadenia. Pohyb sa následne prevedie na spojovaciu tyč a kĺby na oboch stranách a potom na páky riadenia. Od pák riadenia pohyb prechádza na hriadeľ, vďaka čomu sa koleso vozidla otáča.
2. Tlmiče pruženia
Energiu nárazov absorbujú tlmiče namontované na držiaku na opornom stĺpiku a zhora na ráme podvozku.
3. Oporný stĺpik
Horné a spodné pomocné ramená, tlmiče, hriadele, vzduchové mechy, aj systém riadenia sú pripevnené k opornému stĺpiku. Oporný stĺpik sa vyrába z jedného kusu veľmi pevného materiálu, aby zniesol obrovskú záťaž. Správny sklon kolieska a čapu je súčasťou dizajnu a jeho výsledkom sú mimoriadne vlastnosti ovládania a minimálne opotrebenie pneumatík.
4. Konštrukcia pomocných rámov
Horné a spodné pomocné ramená sú namontované na konštrukcii pomocných rámov, ktorá celý mechanizmus drží pokope. Konštrukcia pomocných rámov vyrobená z liatiny je pripevnená k rámu podvozku.
5. Dvojité manipulačné ramená
Predné kolesá sú na každej strane pripojené k opornému stĺpiku, samostatne zavesené na konštrukcii podvozku horným a spodným manipulačným ramenom. Vzduchové pero, ktoré sa nachádza medzi oporným stĺpikom a rámovou konštrukciou, nesie záťaž a tlmí počas jazdy dynamické pohyby spôsobené prekážkami na povrchu cesty.