Autofabrikanten streven ernaar om continue de rijeigenschappen van voertuigen te verbeteren en rijden steeds comfortabeler te maken. Het voertuigonderstel speelt een fundamentele rol om dit te bereiken. Een traditionele wielophanging maakt van oudsher gebruik van een spiraalveer- en schokdemperopstelling. De onafgebroken ontwikkeling heeft gezorgd voor een enorme stap van conventionele blad- en spiraalveersystemen naar innovatieve luchtveringssystemen, en van reguliere hydraulische schokdempers naar zeer geavanceerde, adaptieve dempingssystemen die kunnen worden gecombineerd met zowel spiraal- als luchtveringssystemen. Deze innovaties zijn ontwikkeld om, afhankelijk van de verschillende rijomstandigheden, het rijgedrag en de handling van het voertuig te optimaliseren. In dit artikel legt Arnott uit hoe adaptieve dempingssystemen werken, zodat de kennis omtrent deze dempingstechnologie vergroot wordt.
Componenten van het systeem
De adaptieve Ride Control systemen van nu bestaan uit de volgende componenten: adaptieve schokdempers, een elektronische regeleenheid (ECU), een set sensoren, en een rijprogramma schakelaar. De set sensoren bestaat meestal uit een combinatie van versnellingsmeters die zich bevinden op de carrosserie en bewegingssensoren bij de ophanging op alle 4 de hoeken van het voertuig. Bij de meeste auto’s met adaptieve demping bevindt de schakelaar voor de selectie van diverse voorkeur rijprogramma’s zich op het bedieningspaneel. Hiermee kan gemakkelijk de gewenste voorkeur rijmodus zoals Comfort of Sport worden geselecteerd.
In deze technische nieuwsbrief geldt de term “adaptieve demper” voor elke elektronisch gestuurde, verstelbare demper (inclusief Magnetic Ride) omdat het algemene werkingsprincipe van dergelijke systemen in de basis hetzelfde is.
Werking van het systeem
In het beginstadium bestonden adaptieve dempingssystemen uit variabele dempers met twee of meer discrete (vaste) instellingen. De laatste jaren maken de meer geavanceerdere adaptieve systemen gebruik van ‘continue variabele’ dempers. In essentie is het werkingsprincipe tussen de (oude) discrete instellingen en de (modernere) continue variabele dempers hetzelfde. Het verschil is dat bij een schokdemper met een discrete instelling de regelklep AAN/UIT staat (helemaal open of helemaal dicht). Echter, bij een continue variabel demper kan de dempingskracht worden aangepast naar elke waarde tussen de vooraf vastgestelde hardste en zachtste instelling.
De Ride Control ECU is het brein van een adaptief dempingssysteem. Zoals vermeld is de ECU verbonden met sensoren op de carrosserie en op alle 4 de hoeken van de wielophanging van het voertuig. Daarnaast is de ECU ook aangesloten op de centrale databus van het voertuig om input te krijgen zoals voertuigsnelheid, gasklepstand, stuurhoek, transmissie en remtoepassingen.
De ECU ontvangt al deze verschillende datastromen en gebruikt ze als input voor een algoritme die continu de grootte en richting van de carrosseriebewegingen van het voertuig berekent (duiken, rollen, gieren) evenals de beweging van elk wiel ten opzichte van de koets. De resultaten van deze bewegingsberekening worden vervolgens gebruikt om de dempingskracht te bepalen die nodig is op iedere hoek van het voertuig om de gewenste rij- en handlingseigenschappen te bewerkstelligen – zoals vastgesteld door het algoritme en daarbij rekening houdend met de voorkeursinstelling van het rijprogramma.
Zodra de ideale dempingskracht is berekend, stuurt de ECU de benodigde elektrische stroom naar elke demper om de gewenste dempingskarakteristiek te verkrijgen. Dit complete proces gebeurt in milliseconden – meer dan snel genoeg om te anticiperen op vrijwel iedere weg input.
Magnetic Ride systemen uitgezonderd, wordt de dempingskracht van adaptieve dempers op vrijwel dezelfde manier geregeld. Klik hier voor meer informatie over de werking van het Magnetic Ride systeem. Terug naar adaptieve dempers: de harde en zachte uiterste waardes van de dempingskracht worden geregeld door de zuiger en de kleppenpakketten waar de oliestroom door wordt geleid. De aanpassing in de dempingskracht wordt normaal gesproken geregeld door het in mindere of meerdere mate openen of sluiten van een oliestroom regelklep die op zijn beurt de hoeveelheid olie reguleert die door elke passage stroomt.
Een voorbeeld: Als een zachtere dempingskarakteristiek gewenst is in een continu variabele adaptieve demper, dan zal de oliestroom regelklep het zo aanpassen dat er meer olie stroomt door het kleppenpakket dat de zachte instelling bepaalt. Er stroomt dan tegelijkertijd minder olie door de doorgang die het hardere kleppenpakket bevat.
Arnott’s eRide Technologie
Het R&D team van Arnott in de VS dat verantwoordelijk is voor eRide ontwikkeling focust zich op een “perfect match” tussen de eRide valve en de continu variabele Ride Control systemen die op dit moment door de verschillende autofabrikanten worden toegepast. Het is een behoorlijk verfijnd proces waarbij veel technische kennis is vereist, omdat de elektronische besturingsstrategie en de uitvoering ervan een combinatie is tussen de eisen van de autofabrikant en het aanbod van leveranciers. De realiteit is dat elk ECU-ontwerp net iets anders functioneert en dat de algoritmen aanzienlijk kunnen verschillen – zelfs als hetzelfde schokdemperontwerp wordt toegepast.
Om deze technologie voor de aftermarket te ontwerpen en te implementeren, was het voor Arnott cruciaal om het eRide-kleppenontwerp multifunctioneel te maken en samen te laten werken met de verschillende ECU-opstellingen en adaptieve klepontwerpen. Zo kan bijvoorbeeld de schakelsnelheid – dat is de reactietijd om tussen demperstanden te wisselen – sterk variëren. Een wijziging in de schakelsnelheid voor een bepaalde toepassing kan een verbetering zijn voor dat specifieke model, maar tot prestatieproblemen leiden bij andere voertuigtoepassingen. De Arnott eRide-technologie kan worden gebruikt om elke continu variabele schokdemper te vervangen die beschikt over een interne adaptieve klep. Kleppen met alternatieve ontwerpen zijn momenteel in ontwikkeling en Arnott zal de eRide-oplossingen hiervoor in een later stadium vrijgeven.
De aanhoudende inzet en het harde werk van alle teams heeft geleid tot een klepontwerp dat het voor Arnott mogelijk maakt om het OE-rijgedrag en -handling in alle verschillende toepassingen te evenaren of te overtreffen!