Правилното чувство – Как бе разработено IFS

Задачата е ясно дефинирана: да се разработи система за окачване, която да превърне товарните автомобили Volvo в световни лидери при управлението и комфорта. Постигането на тази цел е повече от предизвикателство.

Инженер, работещ по изпитване на IFS.

Разработката на индивидуалното предно окачване (IFS) на Volvo Trucks отне над десет години.

Вътре в динамичния стенд.

Динамичния стенд на Volvo Trucks, най-големият от този вид в света, спомага за пресъздаване на условията на тестовата писта.

Автомобилната промишленост е консервативна, когато става дума за нова технология. По тази причина Volvo Trucks предизвика много скептични погледи, когато представи първото индивидуално предно окачване (IFS) за товарни автомобили.

Старшият инженер Ян Захрисон обяснява защо IFS вдигна толкова шум при представянето си през есента на 2012 г. „По принцип някои части от сегашните системи за окачване се базират на същата технология, която е използвана при конските карети от 18 век. Разделянето на колелата в предната част на шасито, така че да могат да се движат независимо, е революция в тежкото автомобилостроене.“  

Преди Ян Захрисон да започне работа по IFS, той е участвал в обновяването на предната част на шасито на последния модел с въздушно окачване за новия Volvo FH. Тъй като е работил във Volvo Buses, той притежава предишен опит в работата със системи за независимо окачване, тъй като тази технология е въведена преди почти 30 години при производството на автобуси.

„Съвременното предно окачване - ресорно и въздушно - е толкова добро, че няма голям смисъл тези техники да бъдат допълнително разработвани. С представянето на IFS ние пишем първите глави на една изцяло нова книга и променяме представата на водача за това, което усеща, когато шофира товарен автомобил.“

С въвеждането на IFS ние пишем уводните глави на една изцяло нова книга и променяме разбирането на водача за това, което усеща, когато шофира товарен автомобил.

Ян Захрисон

старши инженер, отговарящ за IFS

Първият вариант на проекта за IFS е представен от Volvo Trucks преди повече от 10 години. По това време са изготвени първите прототипи на системата, но сериозната работа по разработката започва чак през 2008 г. През изминалите пет години Брор Лундгрен ръководи екипа от проектанти, включващ около 15 човека, и те разработват заедно новата технология. 

„Бяхме натоварени със задачата да направим конструкция, която да превърне товарните автомобили Volvo в най-добрите в света по отношение на управлението и комфорта. Тъй като част от работата вече беше свършена, разполагахме с наистина добра платформа, на която да се базираме, но най-важната работа по разработката – преходът от концепция към промишлен проект – все още предстоеше“, обяснява Брор Лундгрен.

Динамичният стенд.

Тъй като технологията IFS е съвършено нова в производството на товарни автомобили, системата е изпитана безброй пъти в динамичния стенд на Volvo Trucks.

 

Не е съвпадение, че именно Брор Лундгрен, притежаващ опит в системите за независимо окачване в автомобилната промишленост, е избран за ръководител на разработката на IFS на Volvo Trucks.

Основният принцип на системата е един и същи както при леките, така и при товарните автомобили – независимото окачване на колелата прави автомобила по-стабилен и предсказуем на пътя. 

Когато става дума за конструкцията обаче, системите са различни. Най-голямото предизвикателство пред инженерите на Volvo Trucks е стабилността. 

При леките автомобили стабилността в системата се постига чрез рамата, към която е свързан мостът. Този вид решение обаче е невъзможен при товарните автомобили поради две причини. Първата е, че двигателят се намира в същите зони, където е окачването. Втората е, че конструкцията на рамата, към която е свързана системата, е по-висока по отношение на повърхността на пътя. В резултат естествената устойчивост при леките автомобили не може да бъде постигната при товарните.

Решението е конструкция, в която движещите се части на системата се придържат заедно от две спомагателни конзоли, които следват долната част на двигателя. 

Пътен тест

Тестовият автомобил е подложен на множество трудни пътни тестове на полигона на Volvo Trucks в Хелеред, Швеция.

„Не трябва да има странични движения, така че се съсредоточихме върху най-голямото възможно увеличаване на стабилността на конструкцията на IFS“, обяснява Брор Лундгрен.

„Когато преминаха изпитванията на стенд и разбрахме, че конструкцията ще функционира, както е предвидено, това беше огромна победа“, добавя той.  

Стендовите изпитвания са важна серия динамични тестове, които се провеждат в отдела за разработки на Volvo Trucks в Гьотеборг, Швеция. Цялата зала за изпитвания мирише леко на масло и навсякъде в нея се чува непрекъснат алармен сигнал от хидравличната система, водеща до огромен стенд за изследване на вибрации. 

„Наричаме го T-Rex. Това е най-големият стенд за изследване на вибрации в света. Пълното му тегло превишава 1 200 тона“, казва инженер-изпитателят Емил Скоог, който работи в залата. 

Система от бутала и цилиндри разклаща моста през различни интервали от време, като подлага IFS на въздействието на екстремни сили в динамичния стенд. Сигналите, които управляват разклащането, са събрани под формата на данни от тестов автомобил на изпитателния полигон на Volvo Trucks в Хелеред, Гьотеборг.

„На полигона тестовият автомобил е подложен на множество сериозни тестове. Върху моста са поставени многобройни сензори, които регистрират силите и движенията по време на изпитванията“, обяснява Брор Лундгрен.

За да сме сигурни, че системата е достатъчно здрава, при динамичния стенд броят на натоварванията на конструкцията е много по-голям от този, който би могъл да се получи в реалния живот.

Брор Лундгрен

мениджър на проекта за IFS

Чрез прехвърляне на тези данни и последващото им използване в динамичния стенд могат да се пресъздадат условията на изпитателния полигон. Използваните данни симулират само тези части от изпитателния полигон, в които тестовият автомобил е подложен на най-тежки натоварвания. По този начин изпитванията се оптимизират по отношение на времето, тъй като могат да бъдат премахнати ненужното шофиране и други видове престои.   

„За да сме сигурни, че системата е достатъчно здрава, при стенда броят на натоварванията на конструкцията е много по-голям от този, който би могъл да се получи в реалния живот“, обяснява Брор Лундгрен. 

Мостът се изпитва стотици пъти в стенда по време на изпитателен период с продължителност 10 седмици. Брор Лундгрен поглежда към изпитвания в стенда мост и обяснява важността на всички изпитвания.

 

Мостове по време на изпитване.

Мостовете са изпитвани стотици пъти в динамичния стенд в рамките на тестов период с продължителност 10 седмици.

„Ние носим отговорност пред нашите клиенти и тя се състои в това да правим изпитвания отново и отново, докато станем сигурни, че системата е готова за производство. Тъй като имаме намерение да използваме тази нова технология в бъдеще, важно е да проверим как работи тя. Трябва да документираме познанията, които получаваме.“

Резултатът от петгодишната работа по разработката е първото в света серийно произведено IFS за тежкотоварни автомобили. Кои са обаче най-големите предимства на тази нова технология? 

„Характеристиките й по отношение на управляемостта са просто революционни. В качеството си на водач вие можете да се отпуснете по напълно различен начин и това създава съвсем различно чувство за безопасност и стабилност в сравнение с конвенционалното предно окачване“, обяснява Ян Захрисон.  

Брор Лундген е съгласен с това и прави сравнение между две плажни топки.

„При мост с ресорно или въздушно окачване сядате върху плажната топка и често сте принудени да компенсирате движенията чрез усещанията си, за да поддържате равновесие. При IFS вие сте седнали вътре в плажната топка и имате по-голям контрол над ситуацията. Това създава засилено чувство за безопасност.“ 

В качеството си на водач можете да се отпуснете по напълно нов начин и това създава съвсем различно чувство за безопасност и стабилност в сравнение с конвенционалното предно окачване.“

Ян Захрисон

старши инженер, отговарящ за IFS

Усъвършенстването на управлението, което е резултат от управлението с кормилна рейка, вградено в системата – технология, която е абсолютно уникална в автомобилната индустрия – това е решаващ фактор, когато става дума за фантастичните характеристики на шофиране.

На динамичния стенд Емил Скоог стартира изпитателната програма за деня. Буталата започват да работят и изпитваният мост се разклаща нагоре и надолу. Платформата с въздушно окачване, върху който се намират стендовете, се движи и подобните на вълни движения се усещат ясно.

„В сравнение с конвенционалната кормилна предавка, управлението с кормилна рейка представлява по-устойчива кормилна система и това води до по-директна реакция. Времето между мисълта и действието е по-късо и това допълнително подсилва чувството за контрол и безопасност“, добавя Ян Захрисон.

Брор Лундгрен е убеден, че с въвеждането на IFS в историята на проектирането на автомобили ще бъде написана нова глава, посветена на системите за окачване в автомобилната промишленост.

„Успяхме да предефинираме усещането за шофиране на товарен автомобил. Ян Захрисон казва, че сме написали първата глава от книгата със заглавие IFS. Убеден съм, че тази книга ще съдържа много глави.“ 

 

Динамичен стенд.

IFS е подложена на въздействието на екстремни сили в динамичния стенд, където система от бутала и цилиндри разклаща моста. За да издържа на силите, стендът е поставен върху 1 000-тонна циментова платформа с въздушно окачване.

Как работи: ключови компоненти на IFS

Предизвикателството към конструкторите беше да създадат конструкция с различни движещи се компоненти, която да функционира като единна конструкция. Това е тяхното решение.

1. Сервоуправление с кормилна рейка
Движенията на волана се прехвърлят към сервоуправлението с кормилна рейка. След това движението се прехвърля към кормилната щанга и сферичните шарнири от всяка страна и след това към хебелите. От хебела движението преминава към вала на моста, при което се завърта колелото на товарния автомобил.

2. Амортисьори
Енергията на ударите се поглъща от амортисьори, монтирани към конзола на товарната колона и към шасито от горната страна.

3. Товарна колона
Горният и долният носачи, амортисьорите, валовете на мостовете, въздушните възглавници и кормилната система – всички те са свързани към товарната колона. За да издържа на силното натоварване, товарната колона е изработена като единичен компонент от материал с голяма здравина. В конструкцията са вградени правилен ъгъл на отклонение от вертикалата и наклон на шенкела, които предлагат изключителни характеристики на управляемост и минимално износване на гумите.

4. Конструкция на конзолите
Горният и долният носачи са монтирани върху конструкция на подрама, която държи неподвижно цялата конструкция. Конзолите, които са изработени от чугун, са закрепена към шасито.

5. Двойно окачване с носачи
Предните колела са свързани към товарна колона от всяка страна, окачена независимо в конструкцията на шасито чрез един горен и един долен носач. Въздушният амортисьор, разположен между товарната колона и конструкцията на рамата, носи натоварването и поглъща механичните движения, генерирани от препятствията по повърхността на пътя по време на шофиране.

Свързано съдържание

Какви предимства могат да получат водачите от Volvo Dynamic Steering

Перфектна стабилност при високи скорости, пълен контрол при ниски скорости и драстично намаляване на напрежението в мускулите и ставите. Тъй като новаторската система Volvo Dynamic Steering (VDS) беше пусната през 2013 г., тя промени основно ...

Хибридната революция - дългогодишни проучвания и разработки

През юни 2011 г. Volvo Trucks достави на клиент неговия първи хибриден товарен автомобил. Днес вече са в експлоатация повече от 50 хибрида Volvo FE. Дългите години научна и развойна дейност за създаване на тези товарни автомобили и хибридните ...

Превключване към по-ниски предавки

На пазара е пуснат нов член на фамилията I-Shift: I-Shift с предавки за бавен ход. Новите предавки ви дават възможност да потеглите от спряло положение с товар, достигащ до 325 тона....

Филтриране на статиите

5 true 5