Lastvagnar
Sättet som vi styr fordon på har förändrats under fordonsindustrins historia. Det började med en spak. Under 1800-talet utvecklades den till en ratt, som såg ut ungefär som den vi använder i dag. Det andra stora utvecklingssteget var den hydrauliska servostyrningen, som blev viktigare och viktigare ju större och tyngre fordonen blev. Och nu har vi kommit till nästa steg i utvecklingen – Volvo Dynamic Steering.
– Vid låga hastigheter blir tungt lastade fordon så enkla att manövrera att du kan styra med ett enda finger. Och när du kör på en landsväg ger det dynamiska styrsystemet en oslagbar riktningsstabilitet, förklarar Jan-Inge Svensson, som är en av de ansvariga för systemets programvara på Volvo Lastvagnar.
Systemet bygger på en klassisk mekanisk styrkonstruktion där styrstången går ned från ratten till styrväxeln. Det hydrauliska servosystemet ger föraren den kraft som behövs för att vrida på lastbilens hjul. Det som främst skiljer Volvo Dynamic Steering från konventionella styrsystem är att det sitter en elektroniskt styrd elmotor på styrväxeln.
Elmotorn arbetar med styrväxeln. Vid låga hastigheter tillför elmotorn extra vridmoment, vilket gör lastbilen oerhört lättmanövrerad. Vid högre hastigheter kontrollerar elmotorn styrningen och eliminerar automatiskt eventuella ryck.
Jag sade i början att det var helt omöjligt och att det inte skulle fungera. Men med hjälp av våra duktiga kolleger på hyttutvecklingen lyckades vi.
Elmotorn styrs via signaler från en styrenhet med en så kallad hjulutslagsmätare. Det här är hjärnan bakom Volvo Dynamic Steering. Via sensorer på olika komponenter i lastbilen samlar systemet in information om lastbilen.
– Sensorerna sitter på en rad olika platser. Tillsammans ger de en fullständig bild av vad som händer med lastbilen. Bland annat anger de lastbilens hastighet och vilken växel – framåtväxel eller backväxel – som är vald, förklarar Sten Ragnhult, som är ansvarig för utvecklingen av systemets hårdvara.
En viktig komponent i systemet är elmotorns sensor. Den sitter på ett torsionsstag och mäter vilken kraft föraren använder för att vrida runt ratten, samt hjulutslaget. Den informationen används sedan för att bestämma hur systemfunktionerna ska ge den perfekta styrresponsen.
Informationen som kommer till styrenheten analyseras av systemets programvara. Styrsignalerna skickas sedan från systemet till elmotorn, vilket hjälper lastbilen att kompensera för avbrotten som sensorerna registrerar. Allt det här tar mindre än en millisekund – och resulterar i optimal styrrespons.
En viktig funktion hos styrenheten är kompenseringsfunktionen. Den balanserar kontinuerligt riktningen så att föraren nästan aldrig behöver använda ratten för att styra upp lastbilen bara för att vägen är ojämn eller för att det blåser sidovindar.
– Ett exempel är när du bromsar och friktionen på höger och vänster sida är olika. Då drar lastbilen åt ena sidan och ratten rör sig på grund av de asymmetriska krafterna mellan däcket och underlaget.
Lite förenklat kan man jämföra Volvo Dynamic Steering med ett filter som förbättrar förarens upplevelse av att styra en lastbil. Ett sådant system skapas naturligtvis inte över en natt. Volvo Lastvagnar började jobba med tekniken för åtta år sedan.
– Vi har stött på många stora utmaningar längs vägen. Det har varit en stor utmaning för oss som har jobbat med de mekaniska systemen bara att få plats med elmotorn i hytten. Jag sade redan från början att det var helt omöjligt och att det inte skulle fungera. Men med hjälp av våra duktiga kolleger på hyttutvecklingen lyckades vi, säger Sten Ragnhult med ett leende.
Annars har det mesta av arbetet handlat om att utveckla den avancerade programvaran till systemet. Genom att samarbeta har utvecklingsteamet kunnat göra de nödvändiga beräkningarna för att få styrenheten att fungera som avsett.
Det är fantastiskt att plötsligt kunna styra lastbilen med bara ett finger, i situationer där jag tidigare var tvungen att använda båda händerna för att vrida på ratten.
Teamet har fått hjälp av flera testförare under projektets gång. Förarna har utfört ett flertal tester där utvecklarna har följt med dem för att se hur de vill att ratten ska bete sig.
– Vi har helt enkelt låtit förarna testa flera scenarier där styrresponsen har sett ut på många olika sätt. Genom att jämföra uppgifterna från de olika testerna har vi lyckats återskapa den optimala styrresponsen med styrenhetens programvara, förklarar Jan-Inge Svensson.
En av förarna som har haft en ledande roll i utvecklingen är timmerlastbilsföraren Henrik Gustafsson. Varje dag jobbar han djupt inne i skogen i en ny Volvo FH. De smala, ofta leriga, skogsvägarna ställer höga krav på både Henrik och lastbilen.
– Jag har kört den här testlastbilen i ett år. Det har varit spännande och väldigt roligt att vara med i utvecklingsarbetet. Jag vet till exempel att det som jag har upptäckt och påpekat faktiskt har gjort lastbilen bättre för alla.
När den är fullastad väger Henriks timmerlastbil 60 ton. Att manövrera en så tung lastbil på smala och dåliga vägar är ett fysiskt krävande jobb. Minsta sten eller rot känns, och de konstanta rattjusteringarna som det för med sig blir oerhört påfrestande för föraren, som lätt får ont i axlar, rygg och nacke.
– Ett tag körde jag lastbil i Norge. Där är vägarna ofta smala och slingriga. Då skadade jag min vänstra axel och smärtan strålade ut från skulderbladet.
Sedan Henrik började köra med Volvo Dynamic Steering har smärtan helt försvunnit, berättar han.
– Nu kan jag köra och vara helt avslappnad, även på dåliga vägar. Det är fantastiskt att plötsligt kunna styra lastbilen med bara ett finger, i situationer där jag tidigare var tvungen att använda båda händerna för att vrida på ratten. Jag känner inte ens groparna i vägen, för systemet kompenserar för dem så att de inte märks.
Men det är inte bara på de smala skogsvägarna som Henrik upplever en stor skillnad. Ett fullastat timmerekipage har hög tyngdpunkt och är extra känsligt för spåriga vägar och vindar. Men eftersom systemet även kompenserar för detta kan Henrik köra helt avslappnat även på större vägar.
– Inne i skogen där man kör långsamt vill man ha minsta möjliga rattmotstånd, men ute på de större vägarna vill man har mer motstånd. Systemet justerar rattmotståndet utifrån hastigheten. Jag har redan sagt att nästa lastbil vi köper bara måste ha Volvo Dynamic Steering, säger han avslutningsvis med ett leende.