Trucks
A teherautó-ipar meglehetősen konzervatív, ha új technológiákról esik szó. Ezért sokan felvonták a szemöldöküket, amikor a Volvo Trucks bemutatta az első teherautókhoz gyártott független első felfüggesztést (IFS).
Jan Zachrisson senior mérnök elmagyarázza, hogy a független első felfüggesztés (IFS) bemutatása miért keltett ilyen nagy érdeklődést 2012 őszén. „A mai felfüggesztési rendszerek elemei alapvetően ugyanazon a technológián nyugszanak, mint amit a 18. század ló vontatta szekereinél alkalmaztak. A kerekek különválasztása az első felfüggesztésben úgy, hogy azok egymástól függetlenül mozoghassanak, forradalmi áttörés a nehéz-teherautózásban.”
Mielőtt Jan Zachrisson az IFS rendszeren kezdett dolgozni, részt vett a már meglévő légrugós első felfüggesztés továbbfejlesztésében az új Volvo FH számára. A Volvo Buses-nél szerzett hátterének köszönhetően már rendelkezett tapasztalatokkal a független felfüggesztési rendszerek fejlesztésében, mivel az autóbusziparban már közel 30 éve alkalmazzák ezt a technológiát.
„A jelenlegi lég- vagy laprugós első felfüggesztések már annyira jók, hogy ezen technikák további fejlesztésére nem sok lehetőség maradt. Az IFS bemutatásával egy egészen új könyv első fejezeteit írjuk, és megváltoztatjuk a járművezetők nézőpontját arról, hogy milyen érzés is egy teherautó vezetése.”
Az IFS bemutatásával egy egészen új könyv első fejezeteit írjuk, és megváltoztatjuk a járművezetők véleményét arról, hogy milyen érzés is egy teherautó vezetése.
Az IFS történetének első vázlatait több mint 10 évvel ezelőtt mutatta be a Volvo Trucks. Akkor leplezték le a rendszer első prototípusait, ám érdemi fejlesztési munka 2008-ig nem vette kezdetét. Az elmúlt öt évben Bror Lundgren egy mintegy 15 főből álló projektcsapatot vezetett, és közösen kifejlesztették az új technológiát.
„Azt a feladatot kaptuk, hogy hozzunk létre egy olyan kialakítást, amely világelsővé teszi a Volvo teherautóit a kezelhetőség és a kényelem terén. Amikor a munka egy részét már elvégeztük, a rendelkezésünkre állt egy meglehetősen jó platform, amelyre alapozhattuk a munkánkat, de a legfontosabb fejlesztési feladat, a koncepció átalakítása ipari projektté, még előttünk állt” – magyarázza Bror Lundgren.
Nem véletlent, hogy a személyautók független felfüggesztési rendszereivel kapcsolatos tapasztalatokkal rendelkező Bror Lundgrent kérték fel, hogy vezesse a Volvo Trucks IFS rendszerének fejlesztését.
A rendszer alapelve a személyautóknál és a teherautóknál is azonos – a kerekek független felfüggesztése stabilabbá és kiszámíthatóbbá teszi a járművet az úton.
A kialakítás tekintetében azonban eltérnek a rendszerek. A Volvo Trucks mérnökei számára a hely és a merevség jelentette a legnagyobb kihívást.
Egy személyautónál a rendszer merevségét az a keret adja, amelyhez a tengelyt rögzítik. Ez a megoldás azonban egy teherautónál két okból sem alkalmazható. Először is, a motor ugyanazon a területen helyezkedik el, mint a felfüggesztés. Másodszor, a keretszerkezet, amelyhez a rendszer kapcsolódik, magasabban fekszik az útfelülethez képest. Ennek eredményeként a személyautóknál jelentkező természetes merevség egy teherautónál nem reprodukálható.
A megoldás egy olyan kialakítás, amelyben a rendszer mozgó elemeit két, a motor alsó részéhez igazodó segédkeret fogja össze.
„Nem lehetnek oldalirányú elmozdulások, ezért kiemelten odafigyeltünk rá, hogy olyan merevvé tegyük az IFS rendszer keretszerkezetét, amennyire csak tudjuk” – magyarázza Bror Lundgren.
„Amikor elvégeztük a vizsgálópados teszteket és felismertük, hogy a rendszer a tervezetteknek megfelelően fog működni, az hatalmas győzelem volt” – teszi hozzá.
A padon végzett vizsgálatok tesztek fontos sorozatát jelentik, amelyeket a Volvo Trucks fejlesztési részlege a svédországi Göteborgban végez el. Az egész létesítményt enyhe olajszag lengi be, és mindenhol hallható a gigantikus rázópad hidraulikus rendszerétől származó állandó pittyegés.
„T-Rexnek hívjuk. Ez a világ legnagyobb rázópadja. Teljes tömege több mint 1200 tonna” – mondja a létesítményben dolgozó Emil Skoog tesztmérnök.
Egy dugattyúkból és hengerekből álló rendszer különböző időközökkel rázza a tengelyt, szélsőséges erőknek téve ki az IFS rendszert a rázópadon. A rázást vezérlő jelek alapjául szolgáló adatokat egy tesztjárművel gyűjtötték be a Volvo Trucks Göteborg mellett, Hälleredben található tesztpályáján.
„A próbapályán számos megerőltető menet közbeni tesztnek tették ki a tesztjárművet. A tengelyt számos érzékelővel szerelték fel, amelyek rögzítették a teszt során jelentkező erőket és elmozdulásokat” – magyarázza Bror Lundgren.
A rázópadon sokkal nagyobb számban éri terhelés a szerkezetet, mint a való életben bármikor, így biztosíthatjuk, hogy a rendszer kellően erős.
A rázópadra ezen adatokat továbbítva és felhasználva reprodukálhatók a tesztpálya körülményei. A feldolgozott adatokkal csak a tesztpálya azon részeit szimulálják, ahol a tesztjármű a legnagyobb terheléseknek volt kitéve. Ily módon optimalizálható a tesztekhez szükséges idő, és elkerülhető a szükségtelen vezetés, illetve egyéb leállás.
„A rázópadon sokkal nagyobb számban éri terhelés a szerkezetet, mint a való életben bármikor, így biztosíthatjuk, hogy a rendszer kellően erős” – magyarázza Bror Lundgren.
Egy tíz hétig tartó tesztidőszak alatt több száz alkalommal tesztelik a tengelyt a rázópadon. Bror Lundgren felnéz a padon lévő teszttengelyre, és elmagyarázza valamennyi teszt fontosságát.
„Felelősséggel tartozunk ügyfeleink felé, ez pedig folyamatos tesztelést jelent mindaddig, amíg biztosak nem vagyunk benne, hogy a rendszer készen áll a gyártásra. Ha a jövőben használni akarjuk majd ezt az új technológiát, működésének ellenőrzése is fontos. Dokumentálnunk kell az összegyűjtött tudásunkat.”
Az ötéves fejlesztőmunka eredménye a világ első sorozatban gyártott független első felfüggesztése nehéz teherautók számára. Melyek azonban az új technológia legjelentősebb előnyei?
„A kezelhetőségi jellemzői egészen egyszerűen forradalmiak. Járművezetőként egy teljesen új nyugalmat érezhet a kormány mögött, ami a biztonság és a stabilitás egészen más érzését nyújtja, mint egy hagyományos első felfüggesztés” – magyarázza Jan Zachrisson.
Bror Lundgren helyesel, és két strandlabdát hoz fel példaként.
„Egy lap- vagy légrugós felfüggesztésű tengely esetén a strandlabda tetején ülünk, és gyakran kell kiegyensúlyozó mozdulatokat tennünk, hogy megtartsuk az egyensúlyunkat. Az IFS esetében ezzel szemben a strandlabda belsejében ülünk, és nagyobb befolyással bírunk a helyzetünkre. Ez pedig fokozott biztonságérzetet eredményez.”
Járművezetőként egy teljesen új nyugalmat érezhet a kormány mögött, ami egy hagyományos első felfüggesztéshez képest a biztonság és a stabilitás egészen más érzését nyújtja.”
A fantasztikus vezetési jellemzők kialakításában döntő tényezőként szerepelnek a kormánykerék által adott jobb visszajelzések, ami a rendszerbe integrált fogasléces kormányműnek köszönhető, egy olyan technológiának, amely abszolút egyedülálló a teherautó-iparban.
Emil Skoog elindítja a napi tesztprogramot a rázópadon. A dugattyúk munkába lendülnek, és a teszttengely függőleges irányban rázkódni kezd. A pad alapjául szolgáló légrugózású padló is mozogni kezd, tisztán érezhetők a hullámzáshoz hasonlító mozgások.
„A fogasléces kormányzás sokkal merevebb kormányzási rendszer, mint egy hagyományos kormánymű, ami közvetlenebb reakciókat eredményez. Rövidebb a szándék és a bekövetkezés közötti idő, ami tovább javítja az irányíthatóság és a biztonság érzését” – teszi hozzá Jan Zachrisson.
Bror Lundgren meggyőződése szerint az IFS bemutatása új fejezetet írt a járműipari technológia történelmébe a teherautó-ipari kerékfelfüggesztések területén.
„Sikerült teljesen átalakítanunk a teherautók vezetésének érzését. Jan Zachrisson szerint megírtuk az IFS című könyv első fejezetét. Biztos vagyok benne, hogy ez a könyv még számos fejezettel bővül majd.”
A tervezők számára az jelentette a kihívást, hogy egy olyan számos mozgó alkatrészből álló kialakítást tervezzenek, amely egyetlen egységként működik. Ez a megoldásuk.
1. Fogasléces, rásegítéses kormánymű
A kormánykerék mozgása továbbításra kerül a fogasléces, rásegítéses kormánymű felé. A mozgás ezután a kormányösszekötő rudakra és a gömbcsuklókra továbbítódik mindkét oldalon, majd pedig az irányítókarokra. Az irányítókartól a mozgás a tengelycsonknak adódik át, amelyen a teherautó kereke elfordul.
2. Lengéscsillapítók
A lökésszerű energiákat a csonkállványon lévő tartóhoz, illetve felül az alvázkerethez rögzített lengéscsillapítók nyelik el.
3. Csonkállvány
A felső és az alsó lengőkarok, a lengéscsillapítók, a tengelycsonkok, a légrugók és a kormányzási rendszer egyaránt a csonkállványhoz csatlakoznak. A rendkívüli igénybevétel elviselése érdekében a csonkállvány egy darabból és nagyszilárdságú anyagból készül. A helyes utánfutás és csapszegdőlés a kialakítás integrált része, és rendkívüli kezelhetőségi jellemzőket, valamint az abroncsok minimális kopását biztosítja.
4. Segédkeret-szerkezet
Az alsó és a felső lengőkarokat egy segédkeretre szerelik fel, amely az egész szerkezetet a helyén tartja. Az öntöttvasból készült segédkeret szerkezetet az alvázkerethez rögzítik.
5. Kettős lengőkarok
Az első kerekek mindkét oldalon egy-egy csonkállványhoz csatlakoznak, egymástól függetlenül felfüggesztve az alvázszerkezethez egy felső és egy alsó lengőkarral. A terhelést a csonkállvány és a keretszerkezet között elhelyezett légrugó viseli, illetve menet közben elnyeli az útfelület egyenetlenségei által okozott dinamikus mozgásokat.