Вірне відчуття — як розроблялася незалежна передня підвіска

Завдання було чітко визначене: розробити систему підвіски, яка зробить вантажівки Volvo світовим лідером у сфері керованості та комфорту. Реалізація мети була більше ніж викликом.

Інженери випробовують незалежну передню підвіску.

На розробку незалежної передньої підвіски Volvo Trucks пішло більше десяти років.

Всередині вібростенду.

Вібростенд Volvo Trucks, найбільший в світі у своєму роді, допомагає відтворити необхідні умови на випробувальній вантажівці.

Індустрія вантажівок консервативна, коли йдеться про нові технології. З цієї причини компанія Volvo Trucks викликала багато здивованих поглядів, коли представила першу незалежну передню підвіску — IFS — для вантажівок.

Старший інженер Ян Закріссон пояснює, чому поява незалежної передньої підвіски здійняла такий шум, коли її було представлено восени 2012 р. «Конструкція сучасних систем підвіски у своєму принципі базується на технологіях, які використовувалися у кінних екіпажах XVIII сторіччя. Розділення коліс переднього шасі, щоб вони могли працювати окремо, є революційним для важких вантажівок». 

Перед тим, як приступити до роботи над системою індивідуальної передньої підвіски, Ян Закріссон брав участь у роботах над дообладнанням існуючого переднього шасі нового Volvo FH пневматичною підвіскою. Працюючи у Volvo Buses, він також набув досвіду роботи з системами незалежної передньої підвіски, оскільки ця технологія використовується в автобусній промисловості вже майже 30 років.

«Сучасні передні шасі з системами ресорної та пневматичної підвіски вже настільки досконалі, що майже не лишилося простору для подальшого розвитку цих технологій. Із впровадженням IFS ми пишемо перші глави цілковито нової книги та змінюємо враження водія від водіння вантажівки».

Із впровадженням IFS ми пишемо перші глави цілковито нової книги та змінюємо розуміння водієм того, яким має бути відчуття від водіння вантажівки.

Ян Закріссон

старший інженер, відповідальний за IFS

Перший нарис книги про IFS був представлений Volvo Trucks більше 10 років тому. На тому етапі були створені креслення перших прототипів системи, але справжня робота над розробкою розпочалася лише у 2008 р. Протягом останніх п’яти років Брор Ландгрен був керівником колективу розробників з 15 осіб, які разом розробляли нову технологію. 

«Нам було поставлено задачу створити конструкцію, яка б зробила вантажівки Volvo найкращими у світі з точки зору керованості й комфорту. Оскільки певну частину робіт вже було зроблено, ми мали гарний фундамент, на який могли спиратися у нашій праці, але найбільш важлива частина дослідно-конструкторських робіт – перехід від концепту до промислового проекту – ще й досі попереду», - пояснює Брор Ландгрен.

Вібростенд.

Оскільки технологія IFS абсолютно нова у галузі вантажівок, систему безліч разів випробували на вібростенді Volvo Trucks.

 

Немає жодної випадковості у тому, що саме Брора Ландгрена, з його досвідом у проектуванні систем індивідуальної передньої підвіски для легкових автомобілів, було обрано керівником робіт з розробки системи IFS для Volvo Trucks.

Основний принцип системи є однаковим як для легкових, так і для вантажних автомобілів – індивідуальна підвіска коліс робить автомобіль більш стійким та передбачуваним на дорозі. 

Але що стосується конструкції, то тут системи відрізняються. Найбільшими складностями, з якими зіткнулися інженери Volvo Trucks, були розмір та жорсткість. 

У легковому автомобілі жорсткість системи забезпечується рамою, до якої кріпиться вісь. Подібне рішення, однак, є неможливим у вантажівках з двох причин. Першою є те, що двигун розташовано у тому самому місці, де має бути підвіска. Друга причина полягає в тому, що рама, до якої кріпиться система, розташована вище над дорожньою поверхнею. Як результат, природна жорсткість легкового автомобіля не може бути відтворена у вантажівці.

Рішення полягає в конструкції, у якій рухомі частини системи утримуються за допомогою двох допоміжних рам, які повторюють контур нижньої частини двигуна. 

Дорожнє випробування.

Дослідний автомобіль проходить численні жорсткі дорожні випробування на випробувальному полігоні Volvo Trucks у Халлереді, Швеція.

«Необхідно було забезпечити повну поперечну нерухомість, тому ми ретельно зосередилися на створенні настільки жорсткості системи IFS, наскільки можливо», - пояснює Брор Ландгрен.

«Коли ми пройшли наші стендові випробування та побачили, що конструкція працює, як потрібно, це була наша велика перемога», – додає він.  

Стендові випробування – це серія тестів, які проводяться у відділі розробки Volvo Trucks у Ґетеборзі, Швеція. Уся випробувальна станція дещо пропахла мастилом, а безперервне гудіння гідравлічної системи велетенського вібростенда можна почути на всій території станції. 

«Ми називаємо її Ті-рекс. Це найбільший вібростенд у світі. Його загальна вага перевищує 1 200 тонн», - каже інженер з випробувань Еміль Скуг, який працює на станції. 

Система поршнів і циліндрів вібростенда розгойдує вісь з різною частотою, піддаючи систему IFS граничним навантаженням. Сигнали, які контролюють вібрацію, було зібрано у формі даних з дослідного автомобіля на випробувальному полігоні Volvo Trucks у Халлереді, передмісті Гетеборга.

«На випробувальному полігоні дослідний автомобіль піддається численним жорстким дорожнім випробуванням. На вісі встановлено численні датчики, які реєструють сили і рухи під час випробувань», - пояснює Брор Ландгрен.

На вібростенді навантаження на конструкцію набагато перевищують ті, що можуть трапитися в реальному житті, щоб переконатися у достатній міцності системи.

Брор Ландгрен

менеджер проекту IFS

Шляхом перенесення цих даних та їх застосування на вібростенді відтворюються умови випробувального полігону. Використовувані дані моделюють лише ті частини випробувального полігону, де досвідний автомобіль піддається найбільшим навантаженням. Випробування оптимізують з точки зору тривалості у такий спосіб, оскільки з них виключаються проїзд неважливих ділянок і простої.   

«Навантаження на конструкцію на вібростенді набагато перевищують ті, що можуть трапитися в реальному житті, щоб переконатися у достатній міцності системи», - пояснює Брор Ландгрен. 

Вісь випробовують на вібростенді сотні разів під час періоду випробувань, що триває 10 тижнів. Брор Ландгрен роздивляється дослідну вісь на вібростенді та пояснює, чому важливі всі випробування.

 

Випробування вісей.

Вісі випробовують на вібростенді сотні разів під час періоду випробувань, що триває 10 тижнів.

«Ми відчуваємо відповідальність перед нашими споживачами, і тому проводимо та будемо й надалі проводити випробування, поки не переконаємося, що система готова до випуску. Оскільки ми збираємося використовувати цю нову технологію у майбутньому, також важливо перевірити, як вона працює. Ми повинні документувати дані, які отримуємо».

Результатом п’ятирічної розробки є перша у світі серійно вироблювана система незалежної передньої підвіски для важких вантажівок. Однак, у чому найбільші переваги цієї нової технології? 

«Його характеристики керованості просто революційні. Як водій, ви можете розслабитися, як ніколи раніше, і це створює абсолютно нові відчуття безпеки та стабільності у порівнянні зі звичайною передньою підвіскою», - пояснює Ян Закріссон.  

Брор Ландгрен погоджується та проводить аналогію з двома надувними м’ячами.

«З віссю на ресорній або пневматичній підвісці, ви сидите на надувному м’ячі і вимушені часто робити коригувальні рухи, щоб зберегти рівновагу. З IFS ви, натомість, сидите всередині надувного м’яча та маєте більший контроль над ситуацією. Це створює краще відчуття безпеки». 

Водій може розслабитися як ніколи раніше, і це створює абсолютно нове відчуття безпеки та стабільності у порівнянні зі звичайною передньою підвіскою.

Ян Закріссон

старший інженер, відповідальний за IFS

Покращення відгуку керма, який є результатом застосування рейкового кермового механізму в системі – технології, яка також абсолютно унікальна в індустрії вантажівок – це вирішальний фактор, який визначає фантастичні їздові характеристики.

На вібростенді Еміль Скуг розпочинає денну програму випробувань. Поршні починають працювати та розгойдувати досліджувану вісь вгору та вниз. Підлога на пневматичних опорах, на якій стоїть вібростенд, рухається, і чітко відчуваються хвилеподібні рухи.

«У порівнянні зі звичайною кермовою передачею, рейковий кермовий механізм є більш жорсткою кермовою системою, і це забезпечує чіткіший відгук. Час між думкою та дією скорочується, і це у свою чергу підвищує відчуття контролю та безпеки», - додає Ян Закріссон.

Брор Ландгрен переконаний, що із впровадженням IFS пишеться нова глава історії автомобілебудування, присвячена системам підвіски коліс у вантажівках.

«Ми досягли успіху у пошуках нового визначення відчуття від водіння вантажівки. Ян Закріссон говорить, що ми написали першу главу книги під назвою IFS. Я переконаний - ця книга буде мати багато глав». 

 

Вібростенд.

Система IFS піддається дії величезних сил на вібростенді, де система поршнів і циліндрів розгойдують вісь. Щоб упоратися з цими силами, вібростенд встановлено на 1000-тонному цементному блоці на пневматичних опорах.

Як це працює: ключові компоненти IFS

Задачею розробників було створити конструкцію з кількома рухомими компонентами, які б функціонували як єдине ціле. Ось їх рішення.

1. Підсилений рейковий кермовий механізм
Рухи кермового колеса передаються на підсилений рейковий кермовий механізм. Потім рух передається тяговій штанзі та шарнірним з’єднанням з кожного боку, і далі рульовим важелям. Рульові важелі передають рухи валам, на яких обертаються колеса вантажівки.

2. Амортизатори
Енергія ударів поглинається амортизаторами, прикріпленими до консолі на шворні та до рами шасі верхньою частиною.

3. Шворінь
Верхній і нижній важелі, амортизатори, вали коліс, пневматичні ресори та рульову систему з’єднано зі шворнем. Для протидії сильним навантаженням, шворінь виготовлений як суцільна деталь із високоміцного металу. У конструкцію закладено правильні поздовжній і поперечний кути нахилу шворня, які забезпечують надзвичайну керованість та мінімальний знос шин.

4. Допоміжна рама
Верхня і нижня тяги кріпляться до допоміжної рами, яка утримує всю конструкцію на місці. Допоміжна рама із чавуну, приєднана до рами шасі.

5. Подвійні рульові важелі
Передні колеса з кожного боку з’єднані зі шворнем, який незалежно підвішений у вузлі шасі однією верхньою і однією нижньою рульовою тягою. Пневматична ресора, розташована між шворнем та рамною конструкцією, сприймає навантаження та поглинає динамічні переміщення, викликані перешкодами на дорожній поверхні під час руху.

Пов‘язаний вміст

Як динамічне управління від Volvo допомагає водіям

Чудова курсова стійкість на високій швидкості, повний контроль на низькій швидкості, а також значно менше напруження у м’язах і суглобах. З часу появи системи Динамічного управління від Volvo (VDS) у 2013 році вона фундаментально змінила манеру ...

Революція гібридних автомобілів — роки дослідів і розробок

У червні 2011 року Volvo Trucks передали свою першу гібридну вантажівку покупцеві. Зараз в експлуатації перебуває понад 50 гібридних Volvo FE Hybrid. На виробництво цих вантажівок пішли роки дослідів і розробок. Сьогодні гібридним технологіям Volvo ...

Перемикання на низькі передачі

Світ побачила новинка лінійки I-Shift: I-Shift з тихохідними передачами. Нові тихохідні передачі забезпечують рушання завантаженої вантажівки масою до 325 т....

Відфільтрувати статті

5 true 5