Trucks
De manier waarop voertuigen worden bestuurd, is tijdens de ontwikkeling van het voertuig steeds veranderd. Wat aanvankelijk in de 19e eeuw werd ontwikkeld als een hefboom, veranderde in een stuur dat vrij veel lijkt op wat tegenwoordig in voertuigen wordt toegepast. De volgende grote ontwikkeling was de hydraulische ´servo´-stuurbekrachtiging, een ondersteunend systeem dat steeds belangrijker werd naarmate voertuigen groter en zwaarder werden. Nu dient zich weer een volgende stap in dit ontwikkelingsproces aan: Volvo Dynamic Steering.
“Bij lage snelheden is een zwaar beladen truck zo gemakkelijk te manoeuvreren dat deze met slechts één vinger kan worden bestuurd. Bij het rijden op de snelweg biedt dit dynamische stuursysteem onovertroffen richtingsstabiliteit”, aldus Jan-Inge Svensson, een van de technici die verantwoordelijk is voor de systeemsoftware bij Volvo Trucks.
Het systeem gaat uit van een klassiek mechanische stuuropstelling waarin de stuurstang van het stuur naar beneden loopt naar de stuurinrichting. Een hydraulisch servosysteem levert het vermogen waarmee de chauffeur de wielen van de truck kan verdraaien. Het belangrijkste verschil tussen Volvo Dynamic Steering en een conventionele stuurinrichting is een elektronisch geregelde elektromotor die bovenop de stuurinrichting is gemonteerd.
Deze elektromotor werkt samen met de stuurinrichting. Bij lage snelheden levert de elektromotor extra stuurbekrachtiging, waardoor de truck ongelooflijk gemakkelijk te manoeuvreren is. Bij hogere snelheden regelt de elektromotor de stuurinrichting, waarbij de schokbewegingen tijdens het sturen automatisch worden genivelleerd.
In het begin zei ik dat het geheel onmogelijk was, dat het gewoon niet zou werken, maar met de hulp van onze deskundige collega's bij de afdeling cabineontwikkeling zijn we er toch in geslaagd.
De elektromotor wordt aangestuurd via signalen van een regeleenheid die een zogenaamde hoekreferentiegenerator bevat. Dit vormt het brein van Volvo Dynamic Steering. Via sensoren in verschillende onderdelen van de truck verzamelt dit regelsysteem informatie met betrekking tot het voertuig.
“Deze sensoren zijn op een groot aantal punten geplaatst en gecombineerd leveren ze een compleet plaatje van wat er met de truck gebeurt. Ze meten onder andere de snelheid van de truck, en welke versnelling, vooruit of achteruit, is geselecteerd”, aldus Sten Ragnhult, de verantwoordelijke voor het ontwikkelen van de systeemhardware.
Een belangrijke component in het systeem is de sensor in de elektromotor. Die is aangebracht op een torsiestang en meet de kracht die de chauffeur gebruikt om het stuur te verdraaien en wat de stuurhoek ervan is. Deze gegevens vormen vervolgens de basis bij het bepalen hoe de systeemfuncties reageren om de perfecte stuurrespons te verkrijgen.
De informatie die de regeleenheid bereikt, wordt geanalyseerd door de systeemsoftware. Regelsignalen worden vervolgens verzonden van het systeem naar de elektromotor, waardoor de truck wordt gecompenseerd voor de problemen die de sensoren registreren. Dit vindt allemaal plaats in minder dan een milliseconde en resulteert in de optimale stuurreactie.
Een belangrijke functie van de regeleenheid is de compensatiefunctie voor rechtuitrijden. De motorstand voor rechtuit wordt continu gecompenseerd, waardoor de chauffeur nauwelijks hoeft bij te sturen op hobbelig wegdek of aanhoudende zijwind.
“Een voorbeeld van een dergelijke situatie is remmen wanneer de frictie tussen de rechter- en linkerkant verschilt. De truck probeert vervolgens naar één kant te trekken en het stuur verdraait als gevolg van de asymmetrische krachten tussen de band en het wegdek.
Eenvoudig gezegd kan Volvo Dynamic Steering worden vergeleken met een filter dat de werkelijke situatie voor de chauffeur verbetert via het stuur van de truck. Het spreekt voor zich dat een dergelijk systeem niet in één dag kan worden geproduceerd. Volvo Trucks begon acht jaar geleden met de ontwikkeling ervan.
“In de loop der tijd stuitten we op een aantal forse uitdagingen. Alleen al het vinden van ruimte in de cabine voor de elektromotor leverde uit louter fysiek oogpunt een grote uitdaging op voor degenen die belast waren met de mechanische systemen. In het begin zei ik dat het geheel onmogelijk was, dat het niet zou werken, maar met de hulp van onze deskundige collega´s bij de afdeling cabineontwikkeling zijn we erin geslaagd”, zegt Sten Ragnhult met een glimlach.
Verder ging er veel tijd zitten in het ontwikkelen van de geavanceerde software voor het systeem. Door goede samenwerking slaagde het ontwikkelingsteam erin de berekeningen te maken die nodig waren om de regeleenheid correct te laten functioneren.
Het is geweldig om opeens de truck te kunnen besturen met slechts één vinger in situaties waarin ik voorheen was gedwongen om het stuur met beiden handen vast te houden.
Het team werd bijgestaan door een aantal testchauffeurs die een grote bijdragen hebben geleverd aan het succes van het project. Deze chauffeurs voerden een groot aantal uiteenlopende tests uit. Hierbij werden ze begeleid door de ontwikkelaars die wilden weten wat de wensen van de chauffeurs waren voor de stuurinrichting.
“De chauffeurs mochten gewoon een groot aantal scenario´s uittesten waarin de stuurreactie op allerlei manieren werd gewijzigd. Op basis van de verzamelde gegevens zijn we erin geslaagd de optimale stuurreactie te creëren in de software van de regeleenheid”, verklaart Jan-Inge Svensson.
Een van de chauffeurs die een vooraanstaande rol vervulde in het ontwikkelingswerk is Henrik Gustafsson, chauffeur op een houttruck. Elke dag werkt hij diep in de Zweedse bossen met een nieuwe Volvo FH. De nauwe, vaak modderige bospaden stellen hoge eisen aan zowel Henriks professionele vaardigheden als aan de truck.
“Ik voer al een jaar testritten uit met deze truck. Het is interessant en erg leuk om onderdeel uit te maken van het ontwikkelingswerk. Ik weet bijvoorbeeld dat de truck daadwerkelijk beter wordt voor iedereen, als ik problemen ontdek en doorgeef.”
Volledig beladen weegt Henriks houttransporttruck 60 ton. Het manoeuvreren met een dergelijke truck op deze nauwe en vaak slechte wegen is lichamelijk zwaar werk. De kleinste kei of boomwortel is merkbaar en het constante bijsturen dat het gevolg hiervan is, vormt een flinke belasting, niet in de laatste plaats voor de schouders, de rug en de nek van de chauffeur.
“Ik heb een tijdje met trucks gereden in Noorwegen, waar de wegen vaak smal en bochtig zijn. Hierdoor kreeg ik last van mijn linkerschouder met een pijn die uitstraalde vanaf mijn schouderblad.”
Sinds Henrik op de truck met Volvo Dynamic Steering rijdt, is de pijn geheel verdwenen, vertelt hij ons.
“Tijdens het rijden kan ik nu geheel ontspannen blijven, zelfs op slechte wegen. Het is geweldig om opeens de truck te kunnen besturen met slechts één vinger in situaties waarin ik voorheen was gedwongen om het stuur met beiden handen vast te houden. Ik voel de kuilen in de weg niet eens omdat het systeem ze dusdanig compenseert alsof ze er niet zijn.”
De smalle bospaden zijn echter niet de enige plek waarop Henrik een groot verschil ervaart. Een volledig beladen voertuigcombinatie voor houttransport heeft een hoog zwaartepunt en is vooral gevoelig voor hobbelig wegdek en wind. Omdat het systeem echter ook compenseert voor deze onregelmatigheden kan Henrik geheel ontspannen rijden, zelfs op grotere wegen.
“In het bos, waar je langzaam rijdt, wil je de minst mogelijke stuurweerstand, terwijl je op snelwegen meer weerstand wenst. Dit systeem past de stuurweerstand aan aan mijn snelheid”, zegt hij. “Ik heb al gezegd dat de volgende truck die we gaan kopen, gewoon moet beschikken over Volvo Dynamic Steering!”, concludeert hij met een glimlach.