Ten správný pocit – jak probíhal vývoj IFS

Úkol byl jasný: vyvinout systém odpružení, který z nákladních vozů Volvo učiní lídra v oblasti ovladatelnosti a pohodlí. Dosáhnout tohoto cíle už tak jednoduché nebylo.

Konstruktér při zkoušce zavěšení IFS

Vývoj samostatného zavěšení předních kol (IFS) zabral společnosti Volvo Trucks více než deset let.

Uvnitř zkušební stolice

K reprodukci podmínek zkušební trati používá společnost Volvo Trucks zkušební stolici – největší svého druhu na světě.

Pokud jde o nové technologie, je výroba nákladních vozů značně konzervativní. Když společnost Volvo Trucks představila první nezávislé zavěšení předních kol (IFS) u nákladních vozidel, mnozí nevěřícně kroutili hlavami.

Hlavní technik Jan Zachrisson vysvětluje, proč systém IFS způsobil takový rozruch, když ho na podzim 2012 uvedli na trh. „Některé části dnešních systémů zavěšení využívají stejnou technologii jako koňské povozy z 18. století. Uchycení kol přední nápravy tak, aby mohla fungovat nezávisle na sobě, je v oblasti těžkých nákladních vozidel skutečně revoluční změnou.“ 

Než začal Jan Zachrisson pracovat na systému IFS, zabýval se vylepšením vzduchového odpružení přední nápravy nového vozu Volvo FH. Protože dříve pracoval na autobusech značky Volvo, měl zkušenosti se systémy nezávislého zavěšení. U autobusů se tato technologie totiž užívá již téměř třicet let.

„Dnešní přední nápravy s listovým a vzduchovým odpružením jsou natolik dobré, že příliš prostoru pro další rozvoj těchto technologií už neposkytují. Uvedením IFS začínáme psát první kapitoly úplně nové knihy a zcela měníme pocit z toho, jaké to je, řídit kamion.“

Představením zavěšení IFS začínáme nejen psát první kapitoly zcela nového příběhu, ale měníme i pocit z toho, jaké to je, řídit nákladní vozidlo.

Jan Zachrisson

hlavní technik zodpovědný za systém IFS

První řádky knihy o IFS se ve společnosti Volvo Trucks začaly psát před více než 10 lety. Tehdy se na rýsovacích prknech objevily první prototypy systému, ale teprve v roce 2008 začal vývoj v pravém slova smyslu. Bror Lundgren vedl během uplynulých pěti let projektový tým 15 pracovníků, kteří společně vyvíjeli nový systém. 

„Dostali jsme za úkol navrhnout řešení, které by z nákladních vozů Volvo učinilo ty nejlepší na světě, pokud jde o ovladatelnost a pohodlí. Protože část práce už byla hotová, měli jsme k dispozici solidní základ, na kterém jsme mohli stavět. Nejdůležitější kus vývoje – přechod od konceptu k průmyslovému projektu – byl však stále před námi,“ vysvětluje Bror Lundgren.

Zkušební stolice

Protože technologie IFS je ve světě nákladních vozidel naprostou novinkou, prošel celý systém na zkušební stolici společnosti Volvo Trucks bezpočtem zkoušek.

 

Není náhodou, že Bror Lundgren se svými zkušenostmi se systémy nezávislého zavěšení u aut byl tím, koho společnost Volvo Trucks pověřila vývojem systému IFS.

Základní princip systému je u osobního i nákladního vozu stejný – díky nezávislému zavěšení kol je vozidlo na silnici stabilnější a jeho chování lze lépe předvídat. 

Pokud ale jde o konstrukční řešení, systémy se liší. Největší obtíží, se kterou se inženýři Volvo Trucks museli poprat, byl prostor a tuhost. 

U osobního automobilu zajišťuje systémovou tuhost rám, ke kterému je náprava připevněna. Takové řešení však u nákladního automobilu není možné – ze dvou důvodů. Prvním je to, že prostor, který by mohlo zavěšení využívat, již obsadil motor. Tím druhým důvodem je, že rámová struktura, ke které je systém zavěšení připojen, se nachází výše nad úrovní vozovky. Proto nelze u nákladního vozu docílit stejné přirozené tuhosti jako u osobního automobilu.

Řešení spočívá v konstrukci, ve které pohyblivé části systému drží pohromadě dvojice pomocných rámů, které probíhají pod motorem. 

Jízdní zkouška

Na zkušebním okruhu ve švédském Hälleredu podstupuje testované vozidlo mnoho náročných jízdních zkoušek.

„Sebemenší pohyby do stran si nemůžeme dovolit, takže jsme soustředili všechny síly na zvýšení tuhosti rámové struktury systému IFS, jak jen to bylo možné,“ vysvětluje Bror Lundgren.

„Když jsme úspěšně prošli zátěžovými testy a zjistili jsme, že navržená konstrukce funguje tak, jak má, bylo to obrovské vítězství," dodává.  

Testy na zkušebních stolicích tvoří podstatnou část série zkoušek, které probíhají v oddělení pro vývoj společnosti Volvo Trucks ve švédském Göteborgu. Celá zkušebna je trochu cítit olejem a neustále se ozývá sténání hydraulického systému, na který je obří zkušební stolice napojena. 

„Říkáme tomu tyrannosaurus rex. Je to největší vibrační stolice na světě. Váží více než 1 200 tun,“ říká zkušební technik Emil Skoog, který ve zkušebně pracuje. 

Na zkušební stolici otřásá nápravou systém složený z pístů a válců, který systém IFS podrobuje extrémní zátěži v nepravidelných cyklech. Signál, kterým se otřesy řídí, je sestaven z dat pořízených testovacím vozidlem na zkušebním okruhu společnosti Volvo Trucks. Okruh se nachází v Hälleredu nedaleko Göteborgu.

„Na zkušebním okruhu podstupuje testované vozidlo mnoho náročných jízdních zkoušek. Náprava je ověšena velkým počtem snímačů, které v průběhu zkoušky snímají působící síly a pohyby," vysvětluje Bror Lundgren.

Počet zátěží, které během zkoušky na konstrukci působí, je daleko větší než v reálu. Chceme se ujistit, že systém je opravdu dostatečně odolný.

Bror Lundgren

projektový manažer pro IFS

Tím, že se data z testovacího okruhu přenesou a aplikují na zkušební stolici, lze systematicky simulovat podmínky testovacího okruhu. K simulacím jsou použita pouze data z těch úseků testovacího okruhu, kde je vozidlo vystaveno největším zátěžím. Tím se test časově optimalizuje, protože lze vynechat zbytečné přejezdy a jiné prodlevy, které zkoušku zpomalují.   

„Počet zátěží, které během zkoušky na konstrukci působí, je daleko větší než v reálu. Chceme se ujistit, že systém je opravdu dostatečně odolný," říká Bror Lundgren. 

Počet zkoušek nápravy na zkušební stolici se počítá ve stovkách, přičemž doba zkoušení činí deset týdnů. Bror Lundgren stočí pohled k nápravě, kterou na stolici právě zkoušejí, a vysvětlí nám, proč jsou všechny zkoušky tak důležité.

 

Zkouška náprav

Počet zkoušek náprav na zkušební stolici se počítá ve stovkách, přičemž doba zkoušení činí deset týdnů.

„Máme zodpovědnost vůči našim zákazníkům, a to znamená testovat pořád a pořád, dokud si nejsme jisti, že systém je připraven do výroby. Chystáme se nasadit do praxe novou technologii, takže si musíme ověřit, jak funguje. Je třeba dokumentovat znalosti, které získáváme.“

Výsledkem pětiletého vývoje je první sériově vyráběný systém IFS pro těžké vozy na světě. Jaké hlavní výhody však nová technologie přináší? 

„Její ovladatelnost je prostě revoluční. Jako řidiči vám to umožňuje úplně jiný pocit z jízdy. Oproti běžnému zavěšení předních kol přináší IFS naprosto odlišný pocit bezpečí a stability," vysvětluje Jan Zachrisson.  

S tím souhlasí i Bror Lundgren, který systémy srovnává pomocí dvou míčů:

„Na nápravě s listovým či vzduchovým odpružením si pořád připadáte, jako když sedíte na nafukovacím míči. Abyste udrželi rovnováhu, nutí vás smysly neustále dělat protipohyby. S IFS naproti tomu sedíte uvnitř míče, takže situaci máte daleko lépe pod kontrolou. Díky tomu se cítíte mnohem bezpečněji.“ 

Jako řidiči vám to umožňuje úplně jiný způsob uvolnění. Oproti běžnému zavěšení předních kol přináší IFS naprosto odlišný pocit bezpečí a stability.

Jan Zachrisson

hlavní technik zodpovědný za systém IFS

Ke skvělým jízdním vlastnostem zásadně přispívá i lepší odezva pohybu volantu, kterou zajišťuje integrované hřebenové řízení – technologie v segmentu nákladních vozů naprosto jedinečná.

Na zkušební stolici zatím Emil Skoog začíná denní program zkoušek. Písty se dají do pohybu a testovaná náprava se třese nahoru a dolů. Vzduchově odpružený podklad, na kterém je zkušební stolice uložena, se začne hýbat a je zřetelně cítit kolébání.

„V porovnání s běžným systémem řízení představuje hřebenový převod daleko jistější mechanismus řízení, takže reaguje mnohem přesněji. Mezi myšlenkou a akcí je kratší prodleva, což pocit kontroly a bezpečí ještě umocňuje,“ dodává Jan Zachrisson.

Bror Lundgren je přesvědčen, že s uvedením IFS začíná automobilový průmysl psát novou kapitolu vývoje systémů zavěšení pro nákladní vozy.

„Podařilo se nám zcela změnit pocit z řízení nákladního vozu.“ Jana Zachrisson říká, že první kapitola knihy s názvem IFS je dokončena. Jsem přesvědčen, že příběh, který jsme rozepsali, bude mít ještě hodně kapitol.” 

 

Zkušební stolice

Systém IFS je na zkušební stolici vystaven extrémním zátěžím, když nápravou třese soustava pístů a válců. Aby odolala zátěži, je zkušební stolice umístěna na betonovém bloku o váze 1 000 tun se vzduchovým odpružením.

Jak to celé funguje: hlavní části systému IFS

Pro konstruktéry bylo nejtěžším úkolem vytvořit konstrukci tvořenou několika pohyblivými částmi, které budou pracovat jako jediný celek. Zde je jejich řešení.

1. Hřebenový převod řízení
Pohyby volantu se ke kolům přenášejí hřebenovým převodem. Dále je pohyb přenášen na řídicí tyč a z ní přes kulové čepy na řídicí ramena. Z řídicího ramene se pohyb přenáší na poloosu, což vede k natočení kola.

2. Tlumiče
Energii nárazů pohlcují tlumiče, jejichž spodní strana je uchycena v lůžku těhlice a horní strana k rámu podvozku.

3. Těhlice
K těhlici jsou připojena horní a spodní vodicí ramena a dále tlumiče, poloosy, vzduchové měchy a systém řízení. Aby odolala extrémnímu tlaku, je těhlice vyrobena z jednoho kusu materiálu s vysokou pevností. Konstrukce pamatuje i na správný sklon rejdových a hlavních čepů, což zajišťuje bezkonkurenční ovladatelnost a minimální opotřebení pneumatik.

4. Konstrukce pomocného rámu
Horní a spodní vodicí ramena jsou uchycena v pomocném rámu (nápravnici), který celou konstrukci udržuje na místě. Litinový pomocný rám je připojen k rámu podvozku.

5. Dvojitá vodicí ramena
Přední kola jsou na obou stranách vozu uchycena do těhlic, které jsou nezávisle zavěšeny na konstrukci podvozku pomocí horního a dolního vodicího ramene. Vzduchové měchy, které našly místo mezi těhlicí a rámem, nesou váhu a absorbují dynamické pohyby, které při jízdě vyvolávají nerovnosti na vozovce.

Související obsah

Dynamické řízení Volvo a jeho přínos pro řidiče

Dokonalá stabilita ve vysokých rychlostech, absolutně přesné ovládání v těch nízkých a značná úleva od namáhání svalů i kloubů. Průlomový systém Volvo Dynamic Steering (VDS) byl představen v roce 2013 a od té doby už od základu změnil jízdní styl ...

Hybridní revoluce – léta výzkumu a vývoje

V červnu 2011 dodala společnost Volvo Trucks zákazníkovi své první hybridní nákladní vozidlo. V současné době je v provozu více než 50 hybridů Volvo FE. Společnost Volvo Trucks strávila výzkumem a vývojem spojeným s výrobou tohoto vozidla celá léta. ...

Zařaďte ještě nižší rychlostní stupně

Představujeme nového člena rodiny převodovek I-Shift: převodovku I-Shift s plazivými stupni. Nově přidané stupně umožňují rozjezd z klidového stavu i s nákladem o hmotnosti až 325 tun....

Filtrovat články

5 true 5