Producenci samochodów starają się zapewniać coraz większy komfort użytkownikom swoich maszyn. W tym celu zlecają swoim partnerom biznesowym opracowywanie nowoczesnych, zaawansowanych technicznie elementów układu zawieszenia. Jakie nowatorskie rozwiązania dotyczące amortyzatorów samochodowych są obecnie wprowadzane do produkcji? Zapytaliśmy o to przedstawicieli dwóch firm, dostarczających amortyzatory na pierwszy montaż do nowych samochodów.

Rozwój technologiczny w ostatnich latach jest bardzo szybki. Mimo to stare, dopracowane rozwiązania mogą nadal zajmować dominującą pozycję. Jedno jest pewne – w przyszłości, tak jak dziś, każdy samochód będzie się poruszał po drogach, lepszych lub gorszych. Każdy samochód dalej będzie narażony na drgania, które będą powodować złe samopoczucie u pasażerów. Kierowcy i pasażerowie będą oczekiwać wysokiego poziomu komfortu. Kierowcy aut luksusowych będą oczekiwać wyrafinowanych rozwiązań, pozwalających zmieniać charakterystyki jazdy. Każdy samochód dalej będzie potrzebował odpowiedniej przyczepności, aby jego opony mogły zapewniać optymalną drogę hamowania, szybką, precyzyjną reakcję na ruchy kierownicą i odpowiednio szybkie przenoszenie mocy silnika. Amortyzatory z pewnością nie znikną. A co się w nich zmieni? Co się już zmieniło? Jakie technologie zostaną wprowadzone, a jakie już znalazły zastosowanie?

Spójrzmy na to, co proponują dwaj znani producenci amortyzatorów.

Amortyzatory przyszłości KYB – sztuczna inteligencja w służbie inżynierów

Firma KYB działa w branży produkcji elementów hydraulicznych od ponad 100 lat. Obecnie, w pracach nad nowymi rozwiązaniami technicznymi (na przykład, nad amortyzatorami) wykorzystywana jest sztuczna inteligencja nowej generacji (AI), w tym między innymi technologia chmury. Zadaniem sztucznej inteligencji jest sortowanie zbieranych danych i ich zamiana na informacje o znaczeniu technicznym, które można później wykorzystać przy produkcji. Sztuczna inteligencja pozwala na szybkie wydobywanie najważniejszych parametrów z ogromnej ilości danych, zbieranych podczas prac badawczych.

Jakie zadania pełni sztuczna inteligencja AI podczas prac badawczych, mających na celu opracowanie nowych amortyzatorów? Zdaniem inżynierów firmy KYB, najwięcej uwagi podczas badań należy poświęcić:

• ilości wykonywanych cykli w czasie zmiany kierunku ruchu tłoczyska amortyzatora;
• wysokiej częstotliwości ściskania i rozciągania sprężyny podczas przyspieszania.

Sztuczna inteligencja AI jest wykorzystywana do analizy:

• parametrów pracy układu kierowniczego z danymi pojazdu podczas skręcania;
• przyczepności do drogi z danymi, dotyczącymi jazdy po nierównej nawierzchni.

Inżynierowie firmy KYB prowadzili także badania nad nowym składem oleju hydraulicznego, stosowanego jako środek tłumiący we wnętrzu amortyzatorów samochodowych. Zespół badawczy przeprowadził próby w trakcie jazd testowych, stosując 600 kombinacji oleju hydraulicznego i komponentów. Prowadzono także prace nad zastosowaniem nowych części ślizgowych o różnej charakterystyce. Badania prowadzono pod kątem różnych pojazdów oraz wymagań klientów, preferujących określony typ auta. Do analizy danych znów wykorzystywana była sztuczna inteligencja.

W efekcie przeprowadzonych badań i testów udało się określić główną przyczynę charakterystyk tarcia, mających wpływ na wrażenia z jazdy. Pozwoliło to na wprowadzenie do produkcji rozwiązań technicznych, znanych jako “KYB ProsmoothTM”. Technologia “KYB ProsmoothTM” polega na tym, że tarcie wewnętrzne w amortyzatorze jest kontrolowane za pomocą części ślizgowych, wykonanych z nowych materiałów. Zastosowano także dodatkową zmienną regulację przepływu oleju hydraulicznego. Nowe rozwiązania mają wpływ na komfort, przyczepność i stabilizację, w trakcje pokonywania zakrętów.

Co będzie w przyszłości? Inżynierowie KYB wskazują na bardzo dużą popularność ciężkich samochodów typu SUV, a także coraz większą ilość aut elektrycznych. Trzeba liczyć się także z tym, że w przyszłości pojawią się auta autonomiczne, ograniczające rolę kierowcy, albo całkowicie eliminujące kierowcę z pojazdu.

Producenci amortyzatorów muszą brać pod uwagę to, że priorytetem dla producentów pojazdów jest zapewnienie wysokiego komfortu oraz bezpieczeństwa. Wyzwaniem jest tutaj masa pojazdów. Zarówno SUV jak i auta elektryczne (głównie ze względu na bardzo ciężką baterię litowo – jonową) mają bardzo dużą masę.

Przyszłość amortyzatorów według KYB

Rozwijane/dopracowywane będą standardowe rodzaje zawieszeń samochodowych, jakie znamy ze współczesnych pojazdów, poruszających się po naszych drogach. Można przewidzieć, że:

• w autach niższych klas zaczną być stosowane amortyzatory z rozwiązaniami technicznymi, takimi jak ADC (systemy zależne od częstotliwości) oraz progresywne poduszki hydrauliczne (opracowane przez KYB we współpracy z PSA).
• w samochodach klasy średniej zaczną być stosowane masowo amortyzatory o zmiennej charakterystyce pracy amortyzatora, z dwiema charakterystykami tłumienia, wybieranymi automatycznie lub ręcznie.
• w samochodach klasy wyższej stosowane będą takie rozwiązania jak inteligentna kontrola tłumienia KYB (Inteligent Damping Control) z 1 lub 2 zaworami, w połączeniu z technologią skanowania dróg. Rozwiązania takie są opracowywane we współpracy z firmami Toyota (w tym dla marki Lexus) i PSA.

W dalszej przyszłości pojawią się zawieszenia aktywne, mające na celu kontrolę drgań i wibracji, kontrolę stabilizacji pojazdu (ograniczającą przechyły boczne, nurkowanie i obniżanie), zapewnienie optymalnej kontroli podczas kierowania i kontroli wysokości nadwozia, aby zapewnić jak najlepszą wydajność aerodynamiczną.

Trzeba też liczyć się z tym, że pojawią się diametralnie nowe konstrukcje.

Zawieszenie w kole samochodu

Przykładem może być zawieszenie w kole (“in wheel suspension”) nad którym pracują wspólnie inżynierowie KYB i firmy REE. Ten rodzaj zawieszenia ma zostać zastosowany w pojazdach elektrycznych firmy REE.

W nadkolu auta ma znaleźć się nie tylko zawieszenie i układ hamulcowy oraz kierowniczy (z przodu). Będzie tam także napęd (silnik elektryczny). Moduł każdego koła pojazdu będzie niezależny. Platforma (całkowicie plaska, z dużą ilością miejsca na baterie), wyposażona w zintegrowane moduły zawieszenia – układu kierowniczego – napędu – układu hamulcowego będzie mogła być wykorzystywana przez wiele typów pojazdów.

Półaktywne amortyzatory od Monroe

Nowoczesne rozwiązania technologiczne, związane z amortyzatorami samochodowymi, wprowadza również marka Monroe, należąca do koncernu Tenneco. Przykładem mogą być amortyzatory CVSA2, stosowane w SUVach i samochodach sportowych. Są one najważniejszą częścią półaktywnego układu zawieszenia CVSA2 (Continuously Variable Semi-Active).

Na początek spójrzmy na sam amortyzator, stosowany w układzie CVSA2. Składa się on z dwóch zewnętrznych zaworów elektrohydraulicznych. Zawory, niezależnie od siebie, kontrolują tłumienie drgań w zakresie ściskania (ruch amortyzatora “do góry”) oraz odboju (ruch amortyzatora “do dołu”). Taka technologia pozwala na elastyczne dostrajanie minimalnego i maksymalnego poziomu tłumienia drgań, co przekłada się na komfort.

Moduły narożne amortyzatorów CVSA2 są wyposażone w zintegrowane jarzma aluminiowe. Można je instalować ze sprężynami zwojowymi, albo ze sprężynami pneumatycznymi.

Sercem układu CVSA2 jest centralny moduł sterujący ECU. Wszystkie 4 amortyzatory są z nim połączone.

Sterownik układu amortyzatorów CVSA2 zbiera dane (w czasie rzeczywistym) z szeregu czujników. To między innymi:

• czujniki prędkości obrotowej koła ABS (dane dotyczące przyspieszenia);
• czujnik kąta skrętu kierownicy;
• czujniki pozwalające na określenie przemieszczania się nadwozia (np. żyroskopowy).

Na podstawie zebranych danych, czujnik co 10 milisekund koryguje ustawienia wytłumiania drgań na poszczególnych amortyzatorach.

W układzie CVSA2 znajduje się także elektroniczny zawór, połączony ze sterownikiem trybu jazdy pojazdu. Sterownik pozwala kierowcy na wybór odpowiedniego trybu jazdy, który związany jest z konkretną charakterystyką tłumienia.

Półaktywne zawieszenie CVSA2 znajduje zastosowanie w samochodach sportowych, SUV oraz terenowych.

Jak najlepszy komfort, dostosowany do wymagań użytkownika i jak najwyższy poziom bezpieczeństwa – to główne kierunki rozwoju amortyzatorów samochodowych. Inżynierom, projektującym nowe rozwiązania i producentów amortyzatorów pracy z pewnością nie zabraknie.