Versie 2009 Dynamisch Truck- en Trailer veersysteem A d v a n c e d S t e e r i n g & S u s p e n s i o n S o l u t i o n s
Inleiding DTS staat voor Dynamic Truck and Trailer Suspension (dynamisch truck- en trailer veersysteem); het gaat hierbij om een microcomputergestuurd, hydropneumatisch veersysteem. Het systeem is gebaseerd op beproefde techniek, zoals het bij trucks en militaire voertuigen van verschillende Europese fabrikanten wordt toegepast. Het eerste VSE-veersysteem werd in 1986 geïntroduceerd. Dit zogenaamde HPVS-systeem (Hydro- Pneumatisch Veer Systeem) wordt ook heden nog voor GINAF Trucks in Veenendaal geproduceerd. Met de introductie van CAN-Bus systemen in de automotive-industrie heeft VSE het veersysteem doorontwikkeld met de hedendaagse digitale stuur- en regeltechniek. Deze nieuwe generatie van het systeem wordt DTS genoemd. In deze brochure worden de werking en de opbouw van het DTS-systeem beschreven, om u een idee te geven van de door VSE ontwikkelde techniek. Aan de hand van illustraties, foto s en verklarende tekst willen wij proberen u een zo duidelijk mogelijk beeld van de functionaliteit en eigenschappen van onze hydraulische veersystemen te schetsen. Mocht u na het lezen van deze brochure toch nog vragen hebben, neem dan gerust contact op met VSE in Veenendaal (+31 (0) 318 545744). Wij zullen u graag meer vertellen over onze producten. 2
Inhoud 1. Functies / eigenschappen... 2 1.1. Eigenschappen DTS:... 2 1.1.1. Statische eigenschappen... 2 1.1.2. Dynamische eigenschappen... 3 2. Werking... 4 3. Systeemcomponenten... 5 3.1. Veercilinders... 5 3.2. Hydraulische olie... 6 3.3. Hoogtesensoren... 7 3.4. Hydraulische kleppenblokken... 8 3.5. Power pack unit... 10 3.6. Elektronische besturingsunit (ECU)... 11 3.7. Nivelleringssensor... 12 3.8. Afstandsbediening... 13 3.9. Display... 14 4. Voorbeelden van VSE-veersystemen... 15 4.1. Dodge Ram Van, Combatt... 15 4.2. Dynamische vering op drie-assige kipperoplegger... 16 4.3. Dynamische vering ontwikkeld voor rallytrucks... 17 4.4. DTS voor militaire 10x10 truck... 18 4.5. DTS voor lichte trucks... 19 4.6. DTS regelsysteem voor hydraulische veersystemen van andere fabrikanten... 20 5. VSE als leverancier... 21 1
1. Functies / eigenschappen Olie is als krachtoverbrenging niet of nauwelijks comprimeerbaar. In situaties, waarbij een platform stabiel en controleerbaar moet zijn, biedt olie betere mogelijkheden om de kracht over te brengen dan lucht. Als de mogelijkheid wordt geschapen de olie in te sluiten, de olie vrij te laten stromen en elke situatie tussen deze extremen te controleren, is met olie een hoge mate van comfort en stabiliteit van de lading op het platform realiseerbaar. Dat is in principe wat het VSE-systeem doet. Het systeem stuurt de oliestroom van en naar een veercilinder volgens de wensen van de klant en naar gelang de omstandigheden. De nieuwste generatie DTS is een veersysteem zonder het tot nu toe gebruikelijke compromis tussen comfort en stabiliteit. 1.1. Eigenschappen DTS: Een systeem dat aan hoge kwaliteitseisen voldoet Een specifiek veersysteem voor één of meer assen Een microcomputergestuurde hydropneumatische vering DTS-hydrauliek vervangt veren, schokdempers, stabilisatorstangen en ashefinrichting Nauwkeurige positionering van het laadplatform Automatische systeemaanpassing aan de omgevingstemperatuur Perfecte lastverdeling over alle wielen: volledige compensatie Een autonoom systeem voor oplegger toepassingen met afstandsbediening Gebruikersinterface via display; kan aan een PC aangesloten worden 1.1.1. Statische eigenschappen Nivellering in rijrichting of overdwars voor veilig kippen 2
Hoogteregeling met afstandsbediening Aslastmeting en -bewaking Geïntegreerde ashefinrichting 1.1.2. Dynamische eigenschappen Semi-actieve rolstabilisatie Super -stabilisatie als optie Handbediende of automatische aansturing van meerdere niveau- en dempingsinstellingen 3
2. Werking Principeschema van DTS voor een drie-assige oplegger met enkellucht banden N.B.: Wij bieden verschillende systeemconfiguraties voor meerdere transport toepassingen aan. Een contactloze redundante hoeksensor aan beide zijden van het chassis meet de afstand tussen as en chassis door het draaien van een magneet vlak langs een hybride printplaat. De sensor bewerkstelligt een lineair signaal tussen 0 en 4,5 V. Dit signaal dient als belangrijkste input voor de ECU. De ECU (redundant door middel van een tweede microprocessor) reageert op dit signaal volgens onze software programmering. Vanaf de ECU gaan verschillende uitgangssignalen naar de kleppen van een hydraulisch kleppenblok. De kleppen (aan/uit of proportioneel) sturen de oliestroom van en naar de hydraulische cilinders. Accumulatoren met verschillende drukken en gasvolumes kunnen in- en uitgeschakeld worden, om verschillende veerkarakteristieken te bewerkstelligen. Demping wordt gerealiseerd middels speciale dempingsventielen voorzien van demperplaatjes, zoals die ook gebruikt worden in schokdempers. Het systeem werkt met een reeks externe signalen, zoals: snelheidssignaal, het signaal van spanningsregelaars, signalen van pomp-/systeemdrukregelaars en CAN-signalen van motormanagement systemen. Onze interface is een display die door ons geprogrammeerd kan worden, waardoor het kan worden aangepast aan de uiteenlopende eisen van onze klanten. 4
VSE Vehicle Systems Engineering BV weet hoe belangrijk flexibiliteit en veiligheid in het goederentransport zijn. De veersystemen van VSE zijn uitgerust met meerdere veiligheidsvoorzieningen. Deze zijn tijdens het gebruik van het voertuig actief en garanderen de veiligheid van mens en machine. De redundantie in elektronica en hydrauliek en de software voor de gehele besturing bieden veilige flexibiliteit voor de te transporteren goederen. 3. Systeemcomponenten 3.1. Veercilinders Roll centre Voorbeeld van veercilinder-opstelling De taak van de veercilinders bestaat uit een combinatie van het op hoogte houden van de as en de opname van de aslast. VSE beschikt over ervaring in verschillende gebruiksomstandigheden: Onafhankelijke wielophanging Truck- en opleggerassen, aangedreven of niet aangedreven McPherson-wielophanging Aslasten (statisch) variëren van 2 tot 16 ton. Verschillende typen veercilinders 5
De afmetingen van de veercilinders worden door de asconstructie en -last bepaald. De binnenzijde van de cilinder wordt uiteraard bepaald door het ontwerp, maar daarnaast vooral door de eisen die gesteld worden aan de instellingen door de klant. Hoe snel moet een voertuig op de wisselende omstandigheden reageren? De aanspreektijd van de micro-elektronica bedraagt normaal gesproken ca. 4 ms. Na ongeveer 60 ms heeft het systeem, en daarmee het gedrag van het voertuig, zich aan de veranderde omstandigheden aangepast. Onze veercilinders zijn speciaal op de realisering van een lage wrijvingsgraad en een gering stickslip effect ontworpen. Alleen zo wordt een perfecte veerkarakteristiek verkregen, die hetzelfde comfort kan bieden als luchtvering. Aanspreektijden zijn belangrijk, bijvoorbeeld voor speciale functies zoals automatische terreinherkenning en aanpassing. Deze functies zijn gebruikt in speciale voertuigen zoals de Dodge Ram Van van het Amerikaanse leger (de Dodge Combatt ) en de rallytrucks van teams zoals het GINAF Rally Power team, dat haar racetrucks voor Le Dakar, de zwaarste rally ter wereld, met DTS heeft uitgerust. 3.2. Hydraulische olie VSE gebruikt verschillende soorten hydraulische olie in haar systemen. De specificaties van de toepassing en, nog belangrijker, de verwachte klimatologische omstandigheden spelen uiteraard een belangrijke rol bij de keuze van de oliesoort. De beschikbaarheid van de olie is een andere belangrijke factor. VSE gebruikt altijd standaard verkrijgbare hydraulische vloeistoffen. Om zeker te stellen dat de olie voor de afdichtingen in de cilinder geschikt is, voert VSE testen uit. Een verkeerde combinatie leidt tot een grotere wrijving en interne of externe lekkages. Voor voertuigen die zowel met het DTS- als ook het ETS-systeem uitgerust zijn, schrijft VSE het gebruik van LHM-olie voor. 6
3.3. Hoogtesensoren VSE produceert verschillende soorten hoeksensoren. Deze sensoren zijn in de meeste mechanische constructies integreerbaar. Het technische principe is een printplaat, die in een behuizing is ondergebracht. De printplaat is naar buiten volledig geïsoleerd. Onder de elektronica roteert een magneet, hetgeen in een verandering van het signaal resulteert (Volt). Het elektronische hart van de sensor is redundant. Dat betekent, dat de sensor-elektronica tweemaal voorhanden is: de tweede sensor dient voor de bewaking van de signaalkwaliteit van de hoofdsensor. Aan het chassis gemonteerde hoogtesensor 7
3.4. Hydraulische kleppenblokken Onze hydraulische vering is sinds 1986 op de markt. Sindsdien zijn door VSE en de VSEleveranciers meerdere ontwikkelingsactiviteiten voor de realisering van kleppenblokken met kleppen voor automotive toepassingen ondernomen. In de DTS-installatie kunnen tot drie verschillende typen kleppenblok ingezet worden: 1. Hoofdveringsblok voor de regeling van de chassishoogte links en rechts Links voor 3-assige opleggers en rechts voor 3,5 t bestelwagens 2. Stabilisatieblok voor de regeling van de rolhoek van de opbouw 8
3. Dempingsblok voor de regeling van de demping van de ophanging. Typische kenmerken van de kleppenblokken van VSE zijn: Blokken en kleppen voldoen aan de kwaliteitsnormen van de automotive sector Geïntegreerde hogedruk filterpatronen Geïntegreerde druksensor Ontworpen en getest voor piekdrukken tot 1000 bar Voorgemonteerd voor eerste montage in voertuigen 12 V of 24 V kleppen Zwart geanodiseerde aluminium blokken Beschermingsklasse: minimaal IP67 9
3.5. Power pack unit VSE kan speciaal voor oplegger-toepassingen een elektrisch aangedreven pomp leveren. De enige benodigde DTS-verbinding met de trekker is dan de voeding voor de backup-accu s. De totale oliehoeveelheid is voor het DTS-systeem beschikbaar. Deze eenheid bevat een eigen microcomputer, die door de DTS-ECU aangestuurd wordt. VSE regelt het toerental van de pomp door communicatie met deze ECU. De elektromotor is voor de maximalisatie van de levensduur borstelloos uitgevoerd. Deze power pack is door VSE voor de toepassing in trucks ontwikkeld. Met deze oplossing hebben wij de mogelijkheid de DTS-vering en het VSE ETS-stuursysteem (wanneer ingebouwd) van de gevraagde hoeveelheid olie te voorzien. Power Pack met enkele pomp en 10 liter reservoir Technische gegevens Power Pack met enkele pomp: P nom 5,5 kw U nom 24 V (20V 28V) I max 300 A Droog gewicht (excl. reservoir) 37 kg Slagvolume 4,95 of 6,61 cc Opbrengst @ 40 bar 14 of 18 l/min @ 100 bar 11 of 13 l/min @ 185 bar 7,5 of 8 l/min Afmetingen (LxHxB) 632 x 350 x 260 mm 10
3.6. Elektronische besturingsunit (ECU) De elektronische besturingsunit (ECU) is om reden van redundantie uitgerust met twee microprocessoren. De unit is voorzien van een 69 pins AMP-multipoortaansluiting met 4 slots. Door toepassing van een stekker in foolproof uitvoering is een verkeerde aansluiting onmogelijk. Met deze unit kunnen analoge signalen, digitale signalen en zelfs CAN-berichten vastgelegd, berekend en verzonden worden. In combinatie met onze software maakt het de verandering van parameters voor de toepassing mogelijk zonder de noodzaak van nieuwe intensieve ontwikkelingsactiviteiten. De software wordt intern door de software-ingenieurs van VSE ontwikkeld. Het elektronische hart van de ECU, de microprocessor, is dubbel aanwezig (redundant). De ene microprocessor bewaakt de andere. Voor de toepassing in opleggers wordt deze ECU in een speciale behuizing ondergebracht (beschermingsklasse IP67). De ECU is EMC getest en gecertificeerd volgens ECE R10-02. 11
3.7. Nivelleringssensor Het DTS-veersysteem kan naar keuze met één of twee nivelleringssensoren uitgerust worden. De nivellering van de opbouw is erg belangrijk om veilig te kunnen kippen. Regelmatig verschijnen berichten in de pers over gekantelde trucks/ opleggers met kipperopbouw. Het nivelleren kan in twee richtingen plaatsvinden: in langsrichting en in dwarsrichting. De sensor is een relatief klein onderdeel, dat overal in het voertuig kan worden aangebracht. Natuurlijk moet de sensor na montage in het voertuig gekalibreerd worden. Nivelleringssensor Nivellering: Chassis waterpas, terwijl de assen schuin staan De nivellering draagt in een belangrijke mate bij aan de veiligheid van de chauffeur en zijn omgeving. 12
3.8. Afstandsbediening De DTS-vering kan door de chauffeur middels een afstandsbediening bediend worden. De afstandsbediening werkt uiteraard draadloos. Het maakt het de chauffeur mogelijk de vering aan te passen zonder de cabine te verlaten. Alle functies kunnen met de afstandsbediening uitgevoerd worden. Het zendergedeelte heeft acht functietoetsen. De ontvanger met antenne is in de systeembehuizing ingebouwd. Afstandsbediening 13
3.9. Display Als interface tussen chauffeur en veersysteem wordt een display gebruikt. Op het display wordt alle relevante informatie voor de werking, onderhoud, storingsanalyse en reparatie getoond. Het display kan vast in het voertuig worden ingebouwd en kan dan als bedieningsunit worden gebruikt. Het is ook als werkplaatsgereedschap, gemonteerd in een koffer, leverbaar. Tenslotte kan het functioneren op elke laptop, mits de juiste interface en softwarelicenties worden gebruikt. Het display kan voor het kalibreren, storingsdiagnose en aanpassing van parameters gebruikt worden. De toegang tot bepaalde data kan per gebruiker worden ingesteld. De systeemstatus wordt real-time getoond. Het display kan optioneel ook voor de bediening van het veersysteem gebruikt worden: hoogteregeling, terugbrengen naar rijhoogte, nivellering, etc. Gebruiker systeem interface Ook beschikbaar voor laptop 14
4. Voorbeelden van VSE-veersystemen 4.1. Dodge Ram Van, Combatt Voertuiginstellingen: Instelbaar door chauffeur Normaal Terrein Terrein hoog Maximum Systeemspecificaties: Klantspecifieke aanspreektijd Automatische en handmatige instellingen Handbediening via display in het voertuig Pendel-effect Speciale instap-instellingen Testvoertuig tijdens pendeltest in VSE-werkplaats Presentatie van het voertuig in de USA 15
4.2. Dynamische vering op drie-assige kipperoplegger Voertuiginstellingen: Nivellering in rijrichting en overdwars Compensatie Aslasten tot 12 ton Geïntegreerde ashefinrichting Systeemspecificaties: Systeemtoegang via display en PC Programmeerbare hoogte-instellingen Handbediening vanuit de cabine Nivellering in richting X en Y Olieverzorging door separate Power Pack unit Nivelleringsfuncties Dynamische vering op VSE promotie-oplegger 16
4.3. Dynamische vering ontwikkeld voor rallytrucks Voertuiginstellingen: Regeling afhankelijk van olietemperatuur Meerdere niveau- en hoogte instellingen beschikbaar (door rijder oproepbaar) Instellingen voor verschillende terreinomstandigheden programmeerbaar Rallytruck in actie Hydraulische cilinder met draagarmen (Timoney onafhankelijke wielophanging) De foto geeft een duidelijk beeld van de hydraulische veercilinder, hoogtesensor en een accumulator gemonteerd direct aan de cilinder. Bij dit voertuig heeft elk wiel een eigen ECU en kleppenblok. 17
4.4. DTS voor militaire 10x10 truck Dit DTS-systeem omvat vier subsystemen voor de aansturing van alle functies en voor het voldoen aan de specifieke militaire eisen. In totaal zijn vijf elektronische units (ECU) nodig. Onafhankelijke wielophanging met twee veerpoten per wiel. Wiellast 12 ton. 18
4.5. DTS voor lichte trucks Voor de categorie tot 3,5 ton heeft VSE een systeem met KONI-veercilinders (in plaats van McPherson veerpoten) ontwikkeld. Voertuiginstellingen: Pendeleffect Geen compromis tussen comfort en stabiliteit McPherson ophanging voor Onafhankelijke wielophanging achter Systeemspecificaties: Olieverzorging door separate Power Pack unit (12 V) GVW tot 3,5 ton Regelbare hoogte Voorgeprogrammeerde dynamische stabiliteitsinstellingen Hydraulische cilinder met McPherson constructie Hydraulische cilinder met COXX onafhankelijke wielophanging 19
4.6. DTS regelsysteem voor hydraulische veersystemen van andere fabrikanten VSE heeft voor de agrarische sector een regelsysteem voor hydraulische vering ontwikkeld. De volgende foto s tonen een BECO drie-assige kipper. Voertuiginstellingen: Nivellering overdwars Hefinrichting voor de eerste as Dwarsstabilisator Handbediening Programmeerbare hoogteinstellingen Systeemspecificaties: Hydraulische componenten door de klant geleverd Handbediening door de klant geleverd Olieverzorging vanuit de tractor Tridec asconstructie BECO-kipper met nivellering Klantspecifieke handbediening 20
5. VSE als leverancier VSE begrijpt de noodzaak van een correcte evaluatie van nieuwe producten. Daarom adviseren wij bestaande en nieuwe klanten met een testperiode van een prototype te beginnen. Deze methode zorgt ervoor dat uiteindelijk alle partijen tevreden zijn met het resultaat. VSE produceert en levert hoogwaardige voertuigsystemen. Wij zijn gecertificeerd volgens ISO en hebben in het verleden uitgebreide ervaringen met elektronisch gestuurde, hydraulische voertuigsystemen opgedaan door ontwikkeling, uitvoering en testen. Cilinderbeproeving bij VSE Voorbeeld: wij produceren onze cilinders zelf om de kosten bij kleine bestelhoeveelheden te reduceren en om de aan ons gestelde hoge kwaliteitseisen te voldoen. Wij werken in de assemblage onder speciale condities, om bij de hydraulische kleppenblok- en cilinderproductie een maximum aan reinheid te bewerkstelligen. Wij hebben in het verleden niet de beste ervaringen met de kwaliteit van high-tech hydraulische cilinders van derden opgedaan. Dit geldt niet alleen voor de componenten. We benaderen voertuigdynamiek op dezelfde manier. Voor elke DTS toepassing moet een reeks van voertuigtests uitgevoerd worden om de vering aan te passen en de dempingsafstellingen voor de verschillende belastingstoestanden vast te leggen. Normaal gesproken is DTS geen standaard product. Voor VSE is elke nieuwe toepassing een volledig project, dat met de ontwikkeling van de meest geschikte cilinders, de integratie in de voorhanden zijnde inbouwruimte en het definiëren van de benodigde afmetingen van het kleppenblok begint. De eerste prototypen worden blootgesteld aan omvangrijke proefstandtesten (duurzaamheids-, vermoeiings-, breuk- en stoottests). Intussen wordt de software geschreven. Zodra het eerste voertuigprototype gereed is, stelt VSE het DTSsysteem in bedrijf en onze ingenieurs kunnen de dempingsinstellingen maken en de voor fijnafstemming van het systeem benodigde testritten uitvoeren. 21
VSE Vehicle Systems Engineering B.V. is aanbieder van topkwaliteit oplossingen voor hoogwaardige stuur- en veersystemen voor trucks, bussen en opleggers / aanhangwagens en voor landbouwvoertuigen. Hoofdkenmerken: Een combinatie van elektronica en hydrauliek Volledige integratie in het voertuig mogelijk Zeer hoge servicegraad Certificering volgens ISO 9001-2000 (sinds 2003) VSE is uw partner bij de ontwikkeling, assemblage, levering en integratie van systemen en componenten! Voor meer informatie: VSE Generatorstraat 5 3903 LH Veenendaal T: 0031(0)318 545744 F: 0031(0)318 545799 E: info@v-s-e.nl I: www.v-s-e.nl VSE Deze publicatie is auteursrechtelijk beschermd en mag niet worden gereproduceerd zonder toestemming van VSE.