Den rette fornemmelse – sådan udviklede vi IFS

Opgaven var ganske klart defineret: at udvikle et affjedringssystem, der ville give Volvos lastvogne verdens bedste køreegenskaber og komfort. At nå målet var en lidt større udfordring.

Ingeniør i gang med at teste IFS.

Det har taget mere end ti år at udvikle Volvo Trucks' individuelle forhjulsaffjedring (IFS).

Inden i rysteanlægget.

Volvo Trucks' rysteanlæg er det største af sin art i verden og kan skabe de samme forhold som på testbanen.

Når det drejer sig om ny teknologi, er lastvognsbranchen konservativ. Derfor var der mange løftede øjenbryn, da Volvo Trucks præsenterede verdens første individuelle forhjulsaffjedring (IFS) til lastvogne.

Ledende ingeniør Jan Zachrisson forklarer, hvorfor IFS skabte så stor opmærksomhed, da det blev introduceret i efteråret 2012: – Der er dele i vore dages affjedringssystemer, som i princippet er baseret på den samme teknologi som i det 18. århundredes hestevogne. At adskille hjulene i chassisfronten, så de kan fungere uafhængigt af hinanden, er en revolution inden for tunge lastvogne. 

Inden Jan Zachrisson påbegyndte arbejdet med IFS-systemet, havde han været med til at opgradere den eksisterende chassisfront med luftaffjedring til den nye Volvo FH. Hans baggrund hos Volvo Buses havde desuden givet ham praktisk erfaring med individuelle affjedringssystemer. Teknologien har nemlig allerede været i brug i næsten 30 år i busbranchen.

– Vore dages chassisfront med blad- og luftaffjedringssystemer er så god, at der ikke er megen plads til at forbedre disse teknikker yderligere. Med introduktionen af IFS skriver vi de første kapitler i en helt ny bog og forandrer chaufførernes opfattelse af, hvordan det føles at køre lastvogn.

Med introduktionen af IFS skriver vi de første kapitler i en helt ny bog og forandrer chaufførernes opfattelse af, hvordan det føles at køre lastvogn.

Jan Zachrisson

ledende ingeniør med ansvar for IFS

Det første udkast til bogen om IFS blev præsenteret af Volvo Trucks for mere end 10 år siden. Dengang blev de første prototyper til systemet tegnet, men udviklingsarbejdet begyndte ikke for alvor før i 2008. I de seneste fem år har Bror Lundgren ledet en projektgruppe med omkring 15 medlemmer, som i fællesskab har udviklet den nye teknologi. 

– Vi fik til opgave at komme med et design, der ville give Volvos lastvogne verdens bedste køreegenskaber og komfort. Noget af arbejdet var allerede gjort, og vi havde derfor et virkelig godt udgangspunkt at basere vores arbejde på. Men det vigtigste udviklingsarbejde – overgangen fra koncept til industrielt projekt – lå stadig forude, forklarer Bror Lundgren.

Rysteanlægget.

IFS-teknologien er helt ny i lastvognsbranchen, og systemet er derfor blevet testet talløse gange i Volvo Trucks' rysteanlæg.

 

Det er ikke en tilfældighed, at Bror Lundgren, som har erfaring med individuelle affjedringssystemer i personbiler, blev valgt til at lede udviklingen af Volvo Trucks' IFS-system.

Det grundliggende princip for systemet er det samme for både personbiler og lastvogne: At affjedre hjulene individuelt gør køretøjet mere stabilt og pålideligt på vejen. 

Designmæssigt er der dog forskelle på systemerne. Den største udfordring, Volvo Trucks' ingeniører stod over for, handlede om plads og stivhed. 

På en personbil kommer stivheden i systemet fra den ramme, akslen er fastgjort til. Denne type løsning er imidlertid umulig på en lastvogn af to årsager: For det første sidder motoren samme sted som affjedringen, og for det andet sidder den rammestruktur, som systemet er fastgjort til, højere oppe i forhold til vejen. Den naturlige stivhed på en personbil kan derfor ikke genskabes på en lastvogn.

Løsningen er et design, hvor systemets bevægelige dele holdes sammen af to underrammer, der følger motorens underside. 

Vejtest.

Testkøretøjet udsættes for en række skrappe vejtest på Volvo Trucks' prøveområde i Hällered.

– Der må ikke være nogen tværgående bevægelser, så vi fokuserede meget på at gøre rammestrukturen i IFS-systemet så stiv, som vi overhovedet kunne, forklarer Bror Lundgren.

– Det var en kæmpesejr, da vi klarede anlægstestene og indså, at designet ville fungere, som det skulle, tilføjer han.  

Anlægstestene er en vigtig række test, som udføres hos Volvo Trucks' udviklingsafdeling i Göteborg. Der hænger en svag lugt af olie i hele testbygningen, og der høres en konstant bippen fra hydrauliksystemet til det gigantiske rysteanlæg. 

– Vi kalder det T-Rex. Det er verdens største rysteanlæg. Det vejer mere end 1.200 tons i alt, siger testingeniør Emil Skoog, som arbejder på anlægget. 

Akslen rystes med forskellige intervaller af et system af stempler og cylindre, så IFS-systemet udsættes for ekstreme kræfter i rysteanlægget. Signalerne, der styrer rystelserne, er indsamlet i dataform fra et testkøretøj på Volvo Trucks' testområde i Hällered lige uden for Göteborg.

– På testområdet udsættes testkøretøjet for en række skrappe vejtest. På akslen sidder der en række sensorer, som registrerer kræfter og bevægelser under testene, forklarer Bror Lundgren.

I rysteanlægget er antallet af belastninger af strukturen langt større, end det nogensinde ville være i virkeligheden. Det sikrer, at systemet er stærkt nok.

Bror Lundgren

projektleder for IFS

Ved at overføre disse data og bruge dem i rysteanlægget er det muligt at genskabe forholdene fra testområdet. De anvendte data simulerer udelukkende de dele af testområdet, hvor testkøretøjet blev udsat for de største belastninger. Derved optimeres testene tidsmæssigt, fordi man kan eliminere unødvendig kørsel og andre former for nedetid.   

– I rysteanlægget er antallet af belastninger af strukturen langt større, end det nogensinde ville være i virkeligheden. Det sikrer, at systemet er stærkt nok, forklarer Bror Lundgren. 

I løbet af en testperiode på 10 uger testes akslen hundredvis af gange i rysteanlægget. Bror Lundgren ser op på testakslen i anlægget og forklarer, hvorfor alle disse test er vigtige.

 

Akseltest.

I løbet af en testperiode på 10 uger testes akslerne hundredvis af gange i rysteanlægget.

– Vi har en forpligtelse over for vores kunder til at teste og blive ved med at teste, indtil vi er sikre på, at systemet er parat til produktion. Og fordi vi også vil bruge den nye teknologi i fremtiden, er det også vigtigt at fastslå, hvordan den fungerer. Vi skal dokumentere den viden, vi opnår.

Resultatet af fem års udviklingsarbejde er verdens første serieproducerede uafhængige forhjulsaffjedring til tunge lastvogne. Men hvad er de største fordele ved denne nye teknologi? 

– Dens køreegenskaber er ganske enkelt revolutionerende. Som chauffør kan man slappe af på en helt ny måde, og det giver en helt ny fornemmelse af sikkerhed og stabilitet sammenlignet med en konventionel foraffjedring, forklarer Jan Zachrisson.  

Bror Lundgren er enig og sammenligner med to badebolde.

– Med en aksel med blad- eller luftaffjedring sidder du på en badebold og skal ofte lave modsat rettede bevægelser med sanserne for at holde balancen. Med IFS sidder du i stedet inden i badebolden og har bedre kontrol over situationen. Det giver en øget fornemmelse af sikkerhed. 

Som chauffør kan man slappe af på en helt ny måde, og det giver en helt ny fornemmelse af sikkerhed og stabilitet sammenlignet med en konventionel foraffjedring.

Jan Zachrisson

ledende ingeniør med ansvar for IFS

Chaufføren får bedre feedback via rattet, hvilket er et resultat af tandstangsstyringen, der er indbygget i systemet. Denne teknologi er også helt enestående i lastvognsbranchen og er en afgørende faktor, når det drejer sig om de fantastiske køreegenskaber.

Ved rysteanlægget starter Emil Skoog dagens testprogram. Stemplerne begynder at bevæge sig, og testakslen ryster op og ned. Det luftaffjedrede gulv, testanlægget står på, bevæger sig, og de bølgende bevægelser mærkes tydeligt.

– Sammenlignet med konventionelt styretøj er tandstangsstyring mere stiv, hvilket giver en mere direkte respons. Der er kortere tid mellem tanke og handling, og det øger fornemmelsen af kontrol og sikkerhed endnu mere, tilføjer Jan Zachrisson.

Med introduktionen af IFS er Bror Lundgren overbevist om, at man har taget hul på et nyt kapitel i automobiludviklingens historie, når det gælder hjulaffjedring i lastvognsbranchen.

– Det er lykkedes os at redefinere fornemmelsen af at køre lastvogn. Jan Zachrisson siger, at vi har skrevet det første kapitel i bogen om IFS. Jeg er overbevist om, at der bliver mange kapitler i den bog. 

 

Rysteanlægget.

Akslen rystes af et system af stempler og cylindre, så IFS-systemet udsættes for ekstreme kræfter i rysteanlægget. For at kunne klare kræfterne er rysteanlægget placeret på en luftaffjedret cementblok på 1.000 tons.

Sådan fungerer det: nøglekomponenter i IFS

Udfordringen for designerne var at udvikle et design med mange bevægelige dele, der ville fungere som én samlet enhed. Her er deres løsning.

1. Tandstangsstyring med servostyring
Ratbevægelserne overføres til tandstandsstyringen med servostyring. Bevægelserne overføres herefter til svingarmen og kugleleddene i hver side og derfra til styrearmene. Fra styrearmen overføres bevægelsen til akslen, hvorefter lastvognens hjul drejer.

2. Støddæmpere
Stød dæmpes af støddæmpere, der er fastgjort til en konsol på styresøjlen og øverst på chassisrammen.

3. Styresøjle
De øvre og nedre støttearme, støddæmperne, akslerne, luftbælgene og styretøjet er alle fastgjort til styresøjlen. For at kunne holde til den store belastning er styresøjlen fremstillet af ét stykke højstyrkemateriale. Den korrekte caster- og styrebolthældning er indbygget i designet, hvilket giver utrolige køreegenskaber og minimal dækslitage.

4. Underramme
De øvre og nedre støttearme er monteret på en underramme, som holder hele konstruktionen på plads. Underrammen er fremstillet af støbejern og er fastgjort til chassisrammen.

5. Dobbelte støttearme
Forhjulene i hver side sidder på styresøjler, som er ophængt uafhængigt af hinanden i chassisstrukturen med en øvre og en nedre støttearm. Vægten bæres af en luftfjeder mellem styresøjlen og rammestrukturen. Fjederen absorberer også de dynamiske bevægelser, der skyldes forhindringer på vejen under kørslen.

Lignende indhold

Hvilke fordele har chaufførerne af Volvo Dynamisk Styring?

Perfekt stabilitet ved høj hastighed, fuld kontrol ved lav hastighed og langt mindre belastning af muskler og led. Siden det revolutionerende system Volvo Dynamisk Styring (VDS) blev lanceret i 2013, har det ændret mange chaufførers kørselsadfærd ...

Hybridrevolutionen – mange års forskning og udvikling

I juni 2011 leverede Volvo Trucks sin første hybridlastvogn til en kunde. Mere end 50 Volvo FE Hybrid-lastvogne er nu i drift. Lastvognene har krævet mange års forskning og udvikling, og fremtiden tegner lyst for Volvo Trucks' hybridteknologier....

Godt i gang med et lavere gear

I-Shift-familien har fået et nyt medlem: I-Shift med krybegear. Den nye gearkasse gør det muligt at starte fra stilstand med en last på op til 325 tons....

Filtrer artikler

5 true 5