La sensación correcta: cómo se desarrolló la IFS

La tarea estaba claramente definida: desarrollar un sistema de suspensión que convirtiera a los camiones Volvo en líderes mundiales en manejo y comodidad. Lograr el objetivo fue más bien un desafío.

Ingeniero trabajando en la prueba de la IFS.

La suspensión delantera individual de Volvo Trucks (IFS) ha tardado más de diez años en desarrollarse.

Dentro de la plataforma vibratoria.

La plataforma vibratoria de Volvo Trucks, la más grande de su tipo en el mundo, ayuda a recrear las condiciones en la pista de pruebas.

La industria de los camiones es conservadora cuando se trata de nueva tecnología. Por ello, Volvo Trucks causó asombro en muchos cuando presentó la primera suspensión delantera individual, o IFS, para camiones.

El ingeniero senior Jan Zachrisson explica por qué el sistema IFS generó tanto alboroto cuando se presentó en el tercer trimestre de 2012. “Partes de los sistemas de suspensión actuales en principio se basan en la misma tecnología que utilizaban los carruajes tirados por caballos en el siglo XVIII. Separar las ruedas en el chasis frontal para que funcionen de manera independiente es una revolución en la industria camionera para trabajos pesados”. 

Antes de que Jan Zachrisson comenzara a trabajar en el sistema IFS, participó en la mejora del chasis frontal existente con suspensión de aire para el nuevo Volvo FH. Proveniente de Volvo Buses, también había tenido experiencia previa trabajando con sistemas de suspensión individuales, ya que esta tecnología se ha usado por casi 30 años en la industria de los buses.

“El chasis frontal de hoy en día con sistemas de suspensión neumática y de hoja son tan buenos que no hay mucho interés por desarrollar aún más estas técnicas. Con la introducción del sistema IFS, estamos escribiendo los primeros capítulos de un libro totalmente nuevo y cambiando lo que siente un conductor al conducir un camión”.

Con la introducción de IFS, estamos escribiendo los capítulos de apertura de un libro totalmente nuevo y cambiando lo que siente un conductor al conducir un camión.

Jan Zachrisson

ingeniero sénior responsable de IFS

Volvo Trucks presentó el primer borrador del libro sobre IFS hace más de 10 años. En ese entonces, se dibujaron los primeros prototipos del sistema, pero no fue hasta el año 2008 que comenzó realmente el trabajo de desarrollo serio. Durante los últimos cinco años, Bror Lundgren ha estado liderando un equipo de proyecto compuesto por unas 15 personas y juntos han desarrollado la nueva tecnología. 

“Se nos encomendó producir un diseño que convirtiera a los camiones Volvo en los mejores del mundo en lo que hace al manejo y la comodidad. Como parte del trabajo ya estaba hecho, tuvimos cimientos realmente buenos en los cuales basar nuestro trabajo, pero todavía queda el trabajo de desarrollo más importante: la transición desde un concepto a un proyecto industrial”, explica Bror Lundgren.

La plataforma vibratoria.

Dado que la tecnología IFS es completamente nueva en la industria de los camiones, el sistema ha sido probado innumerables veces en la plataforma vibratoria de Volvo Trucks.

 

No es coincidencia que Bror Lundgren, con su experiencia en sistemas de suspensión individual en la industria automotriz, fuera elegido para dirigir el desarrollo del sistema IFS de Volvo Trucks.

El principio básico del sistema es el mismo tanto para un auto como para un camión: suspender las ruedas de manera individual aumenta la estabilidad del vehículo y lo hace más predecible en el camino. 

Sin embargo, los sistemas difieren en el diseño. El mayor desafío que enfrentaron los ingenieros de Volvo Trucks fue el espacio y la rigidez. 

En un auto, la rigidez del sistema se crea a través del marco al que está conectado el eje. Sin embargo, este tipo de solución es imposible en un camión por dos razones. La primera es que el motor se encuentra en la misma área que la suspensión. La segunda es que la estructura del marco en el cual se conecta el sistema es más alta en relación con la superficie del camino. Como resultado, la rigidez natural de un auto no se puede recrear en un camión.

La solución es un diseño donde las partes móviles del sistema se mantengan juntas mediante dos marcos inferiores que siguen el lado inferior del motor. 

Prueba en carretera.

El vehículo de pruebas debe enfrentar diversas condiciones exigentes en el campo de pruebas de Volvo Trucks ubicado en Hällered, Suecia.

“No debe haber movimientos laterales, por lo que nos concentramos principalmente en hacer lo más rígida posible la estructura del marco del sistema IFS”, explica Bror Lundgren.

“Cuando pasamos las pruebas del equipo y nos dimos cuenta de que el diseño iba a funcionar como lo deseábamos, fue una gran victoria”, agrega.  

Las pruebas del equipo son una importante serie de evaluaciones realizadas en el departamento de desarrollo de Volvo Trucks en Gotemburgo, Suecia. Toda la planta de pruebas tiene un leve olor a aceite y el sonido constante de pitidos del sistema hidráulico que conduce a la gigantesca plataforma vibratoria se puede oír en todo el recinto. 

“La llamamos T-Rex. Es la plataforma vibratoria más grande del mundo. Su peso total supera las 1.200 toneladas”, afirma el ingeniero de pruebas, Emil Skoog, que trabaja en la planta. 

Un sistema de pistones y cilindros sacude el eje en diferentes intervalos, sometiendo el sistema IFS a fuerzas extremas en la plataforma vibratoria. Las señales que controlan la vibración se recopilan en forma de datos desde un vehículo de pruebas del campo de pruebas de Volvo Trucks ubicado en Hällered, en las afueras de Gotemburgo.

“En el campo de pruebas, el vehículo de pruebas debe enfrentar diversas condiciones exigentes en el camino. En el eje, hay una serie de sensores que registran las fuerzas y movimientos durante las pruebas”, explica Bror Lundgren.

En la plataforma vibratoria, la cantidad de cargas de la estructura es mucho mayor que cualquier carga en la vida real, lo que nos permite asegurarnos de que el sistema sea suficientemente sólido.

Bror Lundgren

gerente de proyecto para IFS

Al transferir estos datos y usarlos en la plataforma vibratoria, podemos recrear las condiciones del campo de pruebas. Los datos que se usan solo simulan las partes del campo de pruebas donde el vehículo es sujeto a las cargas más pesadas. De esta manera, las pruebas se optimizan en términos de tiempo, ya que es posible eliminar tiempo de conducción innecesario y otras demoras.   

“En la plataforma vibratoria, la cantidad de cargas de la estructura es mucho mayor que cualquier carga en la vida real, lo que nos permite asegurarnos de que el sistema sea suficientemente sólido”, explica Bror Lundgren. 

El eje se prueba cientos de veces en la plataforma vibratoria durante un período de 10 semanas. Bror Lundgren observa el eje de pruebas en la plataforma y explica la importancia de todas ellas.

 

Prueba de ejes.

Los ejes se prueban cientos de veces en la plataforma vibratoria durante un período de 10 semanas.

“Tenemos una responsabilidad con nuestros clientes, que es probar y seguir probando hasta estar seguros de que el sistema está listo para producción. Como vamos a usar esta nueva tecnología en el futuro, también es importante verificar cómo funciona. Debemos documentar el conocimiento que adquirimos”.

El resultado de cinco años de trabajo de desarrollo es el primer IFS del mundo fabricado en serie para camiones de trabajo pesado. Sin embargo, ¿cuáles son las mayores ventajas de esta nueva tecnología? 

“Sus propiedades de manejo son simplemente revolucionarias. Como conductor, puede relajarse de una manera completamente nueva y esto genera una sensación totalmente diferente de seguridad y estabilidad en comparación con una suspensión frontal convencional”, explica Jan Zachrisson.  

Bror Lundgren también está de acuerdo y hace una comparación entre dos pelotas de playa.

“Con un eje con suspensión neumática o de hoja, puedes sentarte sobre una pelota de playa y con frecuencia te ves forzado a contrarrestar movimientos con tus sentidos para mantener el equilibrio. En cambio, con un IFS, estás sentado dentro de la pelota de playa y tienes más control de la situación, lo que produce una mayor sensación de seguridad”. 

Como conductor, puede relajarse de una manera completamente nueva y esto genera una sensación totalmente diferente de seguridad y estabilidad en comparación con una suspensión frontal convencional.

Jan Zachrisson

ingeniero sénior responsable de IFS

La mejora en la retroalimentación del volante, que es resultado de la dirección de piñón y cremallera integrada en el sistema y que es una tecnología totalmente única en la industria de los camiones, es un factor decisivo para las fantásticas características de conducción.

En la plataforma vibratoria, Emil Skoog inicia el programa de pruebas del día. Los pistones comienzan a funcionar y el eje de pruebas se sacude hacia arriba y hacia abajo. El piso suspendido en el aire sobre el cual se encuentra la plataforma se mueve y los movimientos con forma de ola se pueden sentir claramente.

“En comparación con una caja de cambios convencional, la dirección de piñón y cremallera es un sistema de dirección más rígido, lo cual proporciona una respuesta más directa. Se acorta el tiempo entre el pensamiento y la acción, lo que refuerza la sensación de control y seguridad”, afirma Jan Zachrisson.

Bror Lundgren está convencido de que la introducción del sistema IFS constituye un nuevo capítulo en la historia de la ingeniería automotriz cuando se trata de sistemas de suspensión de ruedas en la industria de los camiones.

“Hemos logrado redefinir la sensación de conducir un camión. Jan Zachrisson afirma que hemos escrito el primer capítulo del libro titulado IFS. Estoy convencido de que será un libro con muchos capítulos”. 

 

Plataforma vibratoria.

El sistema IFS es sometido a fuerzas extremas en la plataforma vibratoria, donde un sistema de pistones y cilindros sacude el eje. Para manejar las fuerzas, la plataforma vibratoria se encuentra sobre un bloque de cemento de 1.000 toneladas suspendido en el aire.

Cómo funciona: componentes clave del sistema IFS

El desafío para los diseñadores era crear un diseño con varios componentes móviles, pero que funcionara como una unidad sólida. Esta es su solución.

1. Engranaje de dirección con potencia de cremallera y piñón
Los movimientos del volante se transfieren al engranaje de dirección con cremallera y piñón. Luego, el movimiento se transfiere a la barra de acople y las rótulas en cada lado y luego a los brazos de dirección. Desde el brazo de dirección, el movimiento pasa al eje, donde gira la rueda del camión.

2. Amortiguadores
La energía del impacto la absorben los amortiguadores instalados en un soporte en el poste y el bastidor del chasis en la parte superior.

3. Poste
Los brazos de soporte superior e inferior, amortiguadores, ejes, fuelles y el sistema de dirección están conectados al poste. Para soportar la enorme tensión, el poste está fabricado en una sola pieza de material de alta resistencia. El diseño integra una correcta inclinación de la rueda y el pivote y ofrece un extraordinario rendimiento de manejo y un mínimo desgaste para los neumáticos.

4. Estructura del marco inferior
Los brazos de soporte superior e inferior están montados en una estructura de marco inferior que sostiene toda la construcción. La estructura del marco inferior, fabricada de hierro fundido, está conectada al bastidor del chasis.

5. Brazos de control dobles
Las ruedas delanteras están conectadas a un poste en cada lado, suspendido de manera independiente en la estructura del chasis por un brazo de control superior y uno inferior. Un resorte neumático, ubicado entre el poste y la estructura del marco, soporta la carga y absorbe los movimientos dinámicos generados por obstáculos en la superficie del camino durante la conducción.

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