Pravi občutek – razvoj sistema IFS

Naloga je bila opredeljena jasno: razviti sistem vzmetenja, ki bo postavil Volvove tovornjake na prvo mesto na svetu glede voznih lastnosti in udobja. Uresničitev tega cilja pa je bila precejšen izziv.

Inženir, ki preizkuša IFS.

Razvoj Volvovega posamičnega vzmetenja spredaj (IFS) je potekal več kot deset let.

V stresalni napravi

Volvova stresalna naprava je največja na svetu in poustvarja razmere na preskusni stezi.

Svet tovornjakov je glede novih tehnologij precej konservativen. Zato se je ob predstavitvi prvega sistema posamičnega vzmetenja spredaj (IFS) za tovorna vozila pri Volvo Trucks dvignila marsikatera obrv.

Višji inženir Jan Zachrisson razlaga, zakaj je sistem IFS ob svoji predstavitvi jeseni 2012 vzbudil tolikšno pozornost. „Deli današnjih sistemov vzmetenja načeloma temeljijo na tehnologiji, kakršno so uporabljali pri konjskih kočijah v 18. stoletju. Ločitev koles na sprednjem delu podvozja, da se premikata neodvisno, je revolucija v svetu težkih tovornih vozil.“ 

Preden je Jan Zachrisson začel delati na sistemu IFS, je sodeloval pri nadgradnji obstoječega sprednjega dela podvozja z zračnim vzmetenjem za novi Volvo FH. Ker je najprej delal v Volvovi diviziji avtobusov, je izkušnje z neodvisnim vzmetenjem prinesel že s seboj, saj to tehnologijo pri avtobusih uporabljajo že skoraj 30 let.

„Današnji sprednji deli podvozja z listnatim vzmetenjem so že tako dobri, da ni več veliko možnosti za njihovo nadaljnje izboljševanje. Uvedba sistema IFS pa je prvo poglavje povsem nove knjige in voznikom prinaša čisto nov občutek, kaj pomeni voziti tovornjak.“

Uvedba sistema IFS je uvodno poglavje popolnoma nove knjige in voznikom prinaša čisto nov občutek, kaj pomeni voziti tovorno vozilo.

Jan Zachrisson,

višji inženir, odgovoren za IFS

Prvi osnutek knjige o IFS so pri Volvo Trucks predstavili že pred več kot desetimi leti. Takrat so konstruirali prve prototipe sistema, resno razvojno delo pa je steklo šele leta 2008. V zadnjih petih letih je Bror Lundgren vodil projektno skupino približno petnajstih sodelavcev in skupaj so razvili novo tehnologijo. 

„Naročili so nam, naj razvijemo sistem, ki bo postavil Volvove tovornjake na prvo mesto na svetu glede voznih lastnosti in udobja. Ker je bilo nekaj dela že opravljenega, smo imeli dobro izhodišče za nadaljevanje, najpomembnejša faza razvoja – prehod iz faze zasnove v fazo industrijskega projekta – pa nas je še čakala,“ razloži Bror Lundgren.

Stresalna naprava

Ker je tehnologija IFS popolna novost v svetu tovornih vozil, so pri Volvo Trucks na lastni stresalni napravi opravili neskončno število preskusov sistema.

 

Ni naključje, da je bil za vodjo razvoja sistema IFS pri Volvo Trucks izbran prav Bror Lundgren, saj je že imel izkušnje s sistemi posamičnega vzmetenja pri osebnih avtomobilih.

Osnovno načelo sistema je pri tovornjakih enako kot pri avtomobilih – vozilo s posamično vzmetenimi kolesi je na cesti stabilnejše in bolj predvidljivo. 

Sistema pa se razlikujeta po konstrukciji. Največja izziva za inženirje pri Volvo Trucks sta bila prostor in togost. 

Pri osebnem avtu togost sistema zagotavlja okvir, na katerega so pritrjene osi. Taka rešitev pri tovornjaku ni mogoča, in sicer iz dveh razlogov. Prvič, na istem območju kot vzmetenje je nameščen motor. In drugič, konstrukcija okvira, na katero je pritrjen sistem, je višje nad tlemi. Zato lastne togosti, kot jo poznamo pri osebnem avtomobilu, ni mogoče prenesti na tovornjak.

Rešitev je zasnova, pri kateri gibljive dele sistema držita skupaj dva delna okvira, ki tečeta pod motorjem. 

Cestni preskus

Na preskuševalni stezi Volvo Trucks v kraju Hällered na Švedskem vozilo prestane vrsto zelo zahtevnih cestnih preskusov.

„Ne smemo imeti bočnega premikanja, zato smo precej pozornosti posvetili zagotovitvi čim večje togosti konstrukcije okvirov sistema IFS,“ razloži Bror Lundgren.

„Preskusi na testni napravi so nam pokazali, da bo sistem deloval po pričakovanjih, kar je sijajen dosežek,“ doda.  

Preskusi na testni napravi so niz pomembnih preskusov, ki jih opravljajo v razvojnem oddelku Volvo Trucks v Göteborgu na Švedskem. V celotni testni stavbi je prisoten rahel vonj olja, povsod pa se sliši stalno piskanje hidravličnega sistema, ki napaja ogromno stresalno napravo. 

„Napravo imenujemo T-Rex. Je največja stresalna naprava na svetu. Njena skupna teža presega 1200 ton,“ pravi inženir Emil Skoog, ki dela na preskuševalni napravi. 

Sestav batov in cilindrov naprave stresa vzmetenje z različnimi frekvencami, s tem pa izpostavlja sistem IFS skrajnim silam. Signali, s katerimi upravljajo stresanje, so posnetek podatkov, zbranih na preskusnem vozilu na preskuševalni stezi Volvo Trucks v kraju Hällered blizu Göteborga.

„Na preskuševalni stezi vozilo prestane vrsto zelo zahtevnih cestnih preskusov. Na oseh je nameščenih več tipal, ki med preskušanjem zapisujejo sile in navore,“ razloži Bror Lundgren.

Na stresalni napravi je število obremenitev konstrukcije mnogo večje, kot ga lahko pričakujemo v dejanski uporabni dobi, da dosežemo zadostno trdnost sistema.

Bror Lundgren,

projektni vodja za IFS

Z zajetjem teh podatkov in njihovo uporabo na stresalni napravi lahko poustvarijo razmere na preskuševalni stezi. Uporabljajo samo podatke s tistih delov preskuševalne steze, na katerih je vozilo izpostavljeno najhujšim obremenitvam. Tako so preskusi lahko krajši, saj se prihrani čas nepomembnih delov vožnje in mirovanja.   

„Na stresalni napravi je število obremenitev konstrukcije mnogo večje, kot ga lahko pričakujemo v dejanski življenjski dobi, da dosežemo zadostno trdnost sistema,“ razloži Bror Lundgren. 

Os v desetih tednih, ki jih prebije na stresalni napravi, prestane več sto preskusov. Bror Lundgren uperi pogled v preskusno os in pojasni, kolikšen pomen imajo preskusi.

 

Osi med preskušanjem

Osi v desetih tednih, ki jih prebijejo na stresalni napravi, prestanejo več sto preskusov.

„Naša odgovornost do strank je, da sistem preskušamo in ponovno preskušamo, dokler nismo povsem prepričani, da je zrel za proizvodnjo. Ker nameravamo to tehnologijo uporabljati tudi v prihodnje, je pomembno preveriti, kako deluje. Znanje, ki ga pri tem zberemo, moramo dokumentirati.“

Rezultat petletnega razvoja je prvi serijsko izdelani sistem IFS za težke tovornjake na svetu. Kaj pa so pravzaprav največje prednosti te nove tehnologije? 

„Njen vpliv na vozne lastnosti je preprosto revolucionaren. Kot voznik se lahko neprimerno bolj sprostite, to pa vam daje povsem nov občutek varnosti in stabilnosti, kot ste ga navajeni pri konvencionalnem vzmetenju,“ razloži Jan Zachrisson.  

Bror Lundgren soglaša in ponudi primerjavo z dvema napihnjenima žogama za plažo.

„Pri osi z listnatim vzmetenjem sedite na vrhu žoge in morate pogosto loviti ravnotežje s protigibi v nasprotju s tem, kar vam narekujejo čutila. Pri sistemu IFS pa, nasprotno, sedite v žogi in mnogo bolj nadzorujete stanje. To krepi vaš občutek varnosti.“ 

Kot voznik se lahko popolnoma drugače kot doslej sprostite, to pa vam daje čisto nov občutek varnosti in stabilnosti, kot ste ga navajeni pri običajnem vzmetenju.

Jan Zachrisson,

višji inženir, odgovoren za IFS

K neverjetnim voznim lastnostim odločilno prispevajo tudi izboljšane povratne informacije prek volana, ki jih zagotavlja krmilni mehanizem z zobato letvijo, vgrajen v sistem – še ena tehnologija, ki je pri tovornjakih popolna novost.

Na stresalni napravi Emil Skoog zažene dnevni program preskusov. Bati se začnejo premikati ter preskusna os niha navzgor in navzdol. Temelj preskuševalne naprave z zračnim vzmetenjem se začne premikati in jasno čutimo njegovo valovanje.

„V primerjavi s konvencionalnim krmilnim mehanizmom je mehanizem z zobato letvijo bolj tog, to pa pomeni, da se odziva neposredneje. Čas med odločitvijo in rezultatom je krajši, to pa še okrepi občutek nadzora in varnosti,“ doda Jan Zachrisson.

Bror Lundgren je prepričan, da uvedba sistema IFS odpira novo poglavje v zgodovini tehnike vzmetenja koles pri tovornjakih.

„Uspelo nam je na novo opredeliti občutke pri vožnji tovornjaka. Jan Zachrisson pravi, da smo napisali prvo poglavje knjige z naslovom IFS. Prepričan sem, da bo ta knjiga vsebovala precej poglavij.“ 

 

Stresalna naprava

Sestav batov in cilindrov naprave stresa os, s tem pa izpostavlja sistem IFS skrajnim silam. Stresalna naprava počiva na 1000-tonskem bloku betona z zračnim vzmetenjem, da sploh lahko prenese sile.

Kako deluje: glavni deli IFS

Glavni izziv pred razvijalci je bil, kako zasnovati rešitev, pri kateri se bo niz gibljivih delov obnašal kot trdna celota. In taka je njihova rešitev.

1. Krmilni mehanizem z zobato letvijo
Sukanje volana se prenaša na krmilni mehanizem z zobato letvijo. Sukanje se nato prenese na vezni drog in krogelna zgloba na vsaki strani, nato pa na krmilna vzvoda. S krmilnega vzvoda se premik prenese na os, okoli katere se suka kolo tovornjaka.

2. Blažilniki
Energijo udarcev blažijo blažilniki, pritrjeni na konzole na premnem sorniku in na vrhu okvirja podvozja.

3. Premni sornik
Spodnja in zgornja nosilna roka, blažilniki, osi, zračni mehovi in krmilni sistem so vsi povezani s premnim sornikom. Da lahko prenese hude obremenitve, je premni sornik izdelan iz enega kosa, iz materiala visoke trdnosti. Pravilno zaostajanje kolesa in kot premnega sornika sta zagotovljena že z zasnovo, kar zagotavlja vrhunske vozne lastnosti in zelo majhno obrabo pnevmatik.

4. Konstrukcija delnega okvirja
Zgornja in spodnja nosilna roka sta pritrjeni na konstrukcijo delnega okvirja, ki celoto drži skupaj. Konstrukcija delnega okvira iz železne litine je pritrjena na okvir podvozja.

5. Dvojni nihajni roki
Sprednji kolesi sta pritrjeni na vsaki strani s premnim sornikom ter neodvisno obešeni na konstrukcijo podvozja prek zgornje in spodnje nihajne roke. Zračna vzmet, vgrajena med premni sornik in konstrukcijo podvozja, prenaša obremenitev in duši dinamična gibanja, ki jih med vožnjo vzbujajo neravnine na cesti.

Povezana vsebina

Prednosti Volvovega dinamičnega krmilnega sistema za voznike

Popolna stabilnost pri visokih hitrostih, popoln nadzor pri nizkih hitrostih ter znatno zmanjšanje obremenitve mišic in sklepov. Revolucionarni Volvov dinamični krmilni sistem (VDS), ki je bil predstavljen leta 2013, je občutno spremenil slog vožnje ...

Hibridna revolucija – leta raziskav in razvoja

Junija 2011 so pri Volvo Trucks kupcu predali svoje prvo hibridno tovorno vozilo. Danes je v uporabi že več kot 50 tovornjakov Volvo FE Hybrid. Pri Volvo Trucks so v ta tovorna vozila vložili več let raziskav in razvoja; hibridne tehnologije čaka ...

Prestavljanje v nižje prestave

Predstavljen je bil nov član družine I-Shift: I-Shift s prestavami za počasno vožnjo. Nove prestave omogočajo speljevanje z mesta s tovori do 325 ton....

Filtriraj članke

5 true 5