Den rette følelsen – hvordan IFS ble utviklet

Denne oppgaven var tydelig definert: Å utvikle et fjæringssystem som sørget for at Volvo-lastebilene fikk verdens beste kjøreegenskaper og komfort. Å realisere målet var mer utfordrende.
En ingeniører jobber med en IFS-test.

Det har tatt over ti år å utvikle Volvo Trucks' uavhengige forhjulsoppheng (IFS).

Inne i testriggen.

Volvo Trucks' testrigg, som er verdens største i sitt slag, bidrar til å gjenskape ulike omstendigheter på testbanen.

Når det gjelder ny teknologi, er lastebilindustrien konservativ. Derfor hevet mange øyenbrynene da Volvo Trucks presenterte det første individuelle forhjulsopphenget (IFS) for lastebiler.

Ingeniør Jan Zachrisson forklarer hvorfor IFS fikk så stor oppmerksomhet da det ble lansert i 2012. «Deler av dagens fjæringssystemer er i prinsippet basert på samme teknologi som løsningene i hestevogner på 1700-tallet. Å la hjulene operere hver for seg i forstillingen slik at de fungerer uavhengig av hverandre, er en revolusjon innenfor tyngre lastebiler.» 

Før Jan Zachrisson begynte å jobbe med IFS-systemet, var han involvert i oppgraderingen av den eksisterende forstillingen med luftfjæring for den nye Volvo FH-serien. Han har tidligere jobbet i Volvo Buss, der han arbeidet med individuelle fjæringssystemer, en teknologi som har vært i bruk i nesten 30 år i bussindustrien.

«Dagens forstilling med blad- og luftfjæringssystemer er såpass godt at det er lite rom for videre utvikling av denne typen løsninger. Med lanseringen av IFS skriver vi de første kapitlene i en helt ny bok, og lastebilsjåføren får en helt ny kjøreopplevelse.»

Med lanseringen av IFS skriver vi de første kapitlene i en helt ny bok, og lastebilsjåføren får en helt ny kjøreopplevelse.

Jan Zachrisson

ingeniør og ansvarlig for IFS

Første utkast til boken om IFS ble presentert av Volvo Trucks for over ti år siden. På dette tidspunktet var de første prototypene av systemet tegnet, men det var først i 2008 at utviklingen virkelig kom i gang. De siste fem årene har Bror Lundgren ledet en prosjektgruppe på rundt femten personer, som sammen har utviklet den nye teknologien. 

«Vi fikk i oppgave å utvikle et system som sørget for at Volvo-lastebilene fikk verdens beste kjøreegenskaper og komfort. Ettersom noe av arbeidet allerede var gjort, hadde vi et virkelig godt fundament for oppgaven, men det viktigste arbeidet – overgangen fra konsept til industriprosjekt – lå fortsatt foran oss,» forklarer Bror Lundgren.

Testriggen.

Ettersom IFS-teknologien er noe helt nytt innenfor lastebilindustrien, er systemet testet utallige ganger i Volvo Trucks' testrigg.

 

Med sin erfaring med individuelle fjæringssystemer er det ingen tilfeldighet at Bror Lundgren ble valgt til å lede utviklingen av Volvo Trucks' IFS-system.

Hovedprinsippet for systemet er det samme for personbiler og lastebiler: Når hjulene har individuell fjæring, blir kjøretøyet mer stabilt og oppfører seg mer forutsigbart på veien. 

Systemene har imidlertid forskjellig utforming. De største utfordringene ingeniørene i Volvo Trucks sto overfor, var plass og stivhet. 

I en personbil skapes stivheten i systemet av rammen som akselen er festet til. Av to årsaker kan en slik løsning imidlertid ikke benyttes i lastebiler. Den første er at motoren er plassert på de samme stedene som fjæringen. Den andre er at rammestrukturen som systemet er festet til, sitter høyere i forhold til veibanen. Derfor kan den naturlige stivheten i en personbil ikke gjenskapes i en lastebil.

Løsningen er en utforming der de bevegelige delene i systemet holdes sammen av to underrammer som følger motorens underside. 

Veitest.

Testkjøretøyet blir utsatt for en rekke tøffe kjøretester ved Volvo Trucks-testanlegget i Hällered utenfor Gøteborg.

«Siden det ikke må forekomme sidebevegelser, jobbet vi hardt med å gjøre rammestrukturen i IFS-systemet så stiv som overhodet mulig,» forklarer Bror Lundgren.

«Da vi besto riggtestene og innså at utformingen kom til å fungerer slik vi hadde tenkt, var dette en stor seier,» legger han til.  

Riggtestene er en rekke viktige tester som gjennomføres ved utviklingsavdelingen i Volvo Trucks i Gøteborg. Overalt på anlegget kjenner du en svak oljelukt og hører konstant piping fra det hydrauliske systemet som fører til den gigantiske testriggen. 

«Vi kaller den T-Rex. Det er verdens største testrigg i sitt slag. Den samlede vekten er over 1200 tonn,» sier testtekniker Emil Skoog, som jobber på anlegget. 

Et system bestående av stempler og sylindre rister akselen ved forskjellige intervaller og utsetter IFS-systemet for ekstreme krefter. Signalene som styrer ristingen, er data fra et testkjøretøy som har kjørt ved Volvo Trucks-testanlegg i Hällered utenfor Gøteborg.

«Ved testanlegget blir testkjøretøyet utsatt for en rekke tøffe kjøretester. På akselen sitter det flere sensorer som registrerer krefter og bevegelser under testene,» forklarer Bror Lundgren.

I testriggen utsettes strukturen for langt hardere belastninger enn de som kan forekomme i virkeligheten, for at vi skal være helt sikre på at systemet er solid nok.

Bror Lundgren

prosjektleder for IFS

Ved å overføre disse dataene og deretter bruke dem i testriggen, kan vi gjenskape forholdene ved testanlegget. Dataene brukes bare til å simulere de delene av testanlegget der testkjøretøyet utsettes for de kraftigste belastningene. På denne måten optimaliseres testene tidsmessig, ettersom vi eliminerer unødvendig kjøring og annen dødtid.   

«I testriggen utsettes strukturen for langt hardere belastninger enn dem som kan forekomme i virkeligheten, for at vi skal være helt sikre på at systemet er solid nok,» forklarer Bror Lundgren. 

Akselen testes hundrevis av ganger på testriggen i løpet av en testperiode på ti uker. Bror Lundgren ser opp på testakselen på riggen og forklarer hvilken betydning testene har.

 

Aksler blir testet.

Akslene testes hundrevis av ganger på testriggen i løpet av en testperiode på ti uker.

«Vi har et ansvar overfor kundene våre for å teste og fortsette testingen inntil vi er helt sikre på at systemet er klart for å settes i produksjon. Siden vi skal bruke denne nye teknologien fremover, er det også viktig at vi kontrollerer hvordan den fungerer. Vi må dokumentere kunnskapen vi får.»

Resultatet fra fem års utviklingsarbeid er verdens første serieproduserte IFS for tyngre lastebiler. Men hva er de viktigste fordelene med denne nye teknologien? 

«Kjøreegenskapene er rett og slett revolusjonerende. Sjåfører kan slappe av på en helt ny måte, og dette gir en helt annen opplevelse av sikkerhet og stabilitet sammenlignet med konvensjonelt forhjulsoppheng,» forklarer Jan Zachrisson.  

Bror Lundgren er enig og illustrerer løsningen ved hjelp av badeballer.

«Når akselen har blad- eller luftfjæring, sitter du oppå ballen og er hele tiden tvunget til å kompensere for bevegelser hvis du skal klare å holde balansen. Med IFS sitter du i stedet inni ballen og har bedre kontroll over situasjonen. Dette gir en økt trygghetsfølelse.» 

Sjåfører kan slappe av på en helt ny måte, og dette gir en helt annen opplevelse av sikkerhet og stabilitet sammenlignet med konvensjonelt forhjulsoppheng.

Jan Zachrisson

ingeniør og ansvarlig for IFS

Den forbedrede responsen fra rattet, som skyldes tannstangstyringen som er integrert i systemet – en teknologi som er unik i lastebilindustrien – er en viktig faktor i de fantastiske kjøreegenskapene.

I testriggen starter Emil Skoog dagens testprogram. Stemplene begynner å gå, og testakselen rister opp og ned. Den luftfjærede plattformen som riggen står på, beveger seg, og man kjenner tydelig de bølgeaktige bevegelsene.

«Sammenlignet med en konvensjonell styremekanisme er tannstangstyringen fastere, noe som gir mer direkte respons. Tiden mellom tanke og effekt er kortere, og dermed øker kontroll- og trygghetsfølelsen ytterligere,» legger Jan Zachrisson til.

Med lanseringen av IFS er Bror Lundgren overbevist om at det er skrevet et nytt kapittel for fjæringssystemer for lastebiler.

«Vi har klart å omdefinere følelsen av å kjøre en lastebil. Jan Zachrisson sier at vi har skrevet første kapittel i boken «IFS». Jeg er overbevist om at det vil bli skrevet mange flere kapitler.» 

 

Testriggen.

IFS-systemet utsettes for ekstreme krefter i testriggen, der et system med stempler og sylindre rister akselen. For at riggen skal tåle kreftene, hviler den på en sementblokk på 1000 tonn med luftfjæring.

Slik virker det: hovedkomponenter i IFS

For designerne var utfordringen å komme frem til en utforming med flere bevegelige deler som kunne fungerer som en fast enhet. Dette er løsningen de kom frem til.

1. Tannstangbasert servostyring
Bevegelsene i rattet overføres til den tannstangbaserte servostyringen. Bevegelsene overføres deretter til strekkstangen og kuleleddene på hver side og deretter til styrearmene. Fra styrearmen overføres bevegelsen videre til drivakselen, og deretter svinger hjulene på lastebilen.

2. Støtdempere
Støt absorberes av støtdemperne, som er festet i en brakett på kingstangen og den øvre chassisrammen.

3. Kingstang
Både de øvre og nedre lenkearmene, støtdemperne, akslene, luftbelgene og styresystemet er festet til kingstangen. For at den skal tåle kraftig spenning, er kingstangen fremstilt av ett enkelt materialstykke med kraftig styrke. Riktig aksel- og kingbolthelling er integrert i utformingen og gir eksepsjonelle kjøreegenskaper og minimal slitasje på dekkene.

4. Underrammestruktur
De øvre og nedre lenkearmene er festet til en underrammestruktur som holder hele konstruksjonen sammen. Underrammestrukturen av støpejern er festet til chassisrammen.

5. Doble lenkearmer
Forhjulene er festet til en kingstang på begge sider og har individuell fjæring i chassisstrukturen gjennom en øvre og en nedre lenkearm. En luftfjær mellom kingstangen og rammenstrukturen bærer belastningen og absorberer de dynamiske bevegelsene som stammer fra hindringer i veibanen under kjøring.

Beslektet innhold

Derfor er Volvo Dynamic Steering bra for sjåførene

Perfekt stabilitet i høy hastighet, total kontroll i lav hastighet og vesentlig mindre belastning på muskler og ledd. Siden det revolusjonerende systemet Volvo Dynamic Steering (VDS) ble lansert i 2013, har det endret mange sjåførers kjørestil på et ...

Hybridrevolusjonen – årevis med forskning og utvikling

I juni 2011 kunne Volvo Truck levere sin første hybridlastebil til en kunde. Nå er over 50 Volvo FE Hybrid-biler i drift. Volvo Trucks har brukt mange år på å utvikle disse lastebilene, og hybridteknologien fremstår som svært lovende....

Gir ned

I-Shift-familien har fått et nytt medlem: I-Shift med krabbegir. De nye girene gjør det mulig å starte fra 0 km/t med en last på opptil 325 tonn....

Filtrer artikler

5 true 5