CDC lengéscsillapító (continous damping control)

A ZF Sachs elektronikusan szabályozott lengéscsillapító rendszerét 1997-ben mutatták be. Először az Audi A8-ba, ezt követően a Ferrari Maranello-ba építették be. A közelmúltban megjelent már a középosztályban is és 2004-től a kompakt osztályban is találkozhatunk vele. Például az Opel több típusában is alkalmazzák, mint extra tartozékot. Normál körülmények között növeli a komfortot, veszélyes helyzetekben pedig a biztonságot.

Skyhook szabályzási algoritmusnak nevezik azt a programot, amelyet a ZF Sachs fejlesztett ki a lengéscsillapító karakterisztika beállítására.

A lengéscsillapítónak ezt a változatát elsősorban az alsó középosztályban alkalmazzák. A rövidítés a „continous damping control” angol elnevezésből származik, ami folyamatosan ellenőrzött lengéscsillapításnak nevezhető magyarul.

A CDC előnye a hagyományos lengéscsillapítóval szemben, hogy nem csak egy előre definiált csillapítási jelleggörbéje van, mely macskaköves úton, lassú menetben is ugyanazt a csillapítást adja, mint gyorsan haladva kanyarodáskor. A CDC minden menethelyzetben a legmegfelelőbb csillapítást állítja be. Ez elektronikusan szabályozható arányos működésű elektromágneses szeleppel válik lehetővé. Ez a lengéscsillapító csőben az olaj áramlását kisebb, vagy nagyobb értékre állítja be. Ha csökken az olaj áramlása a lengéscsillapító keményebb lesz, ha nagyobb lesz az olaj térfogatáram a lengéscsillapító lágyabb karakterisztikájú lesz.

4.10. ábra - Haszonjármű CDC lengéscsillapítóval.

1- CDC lengéscsillapító, 2 – A kocsiszekrényre szerelt gyorsulás érzékelő, 3 – A kerék közelében elhelyezett gyorsulás érzékelő, 4 – CDC szelep a lengéscsillapítón 5 – Működtető elektronika

Ilyen lengéscsillapító változatokat már évtizedek óta alkalmaznak, de világviszonylatban is újnak számít az olyan elektronikus futómű technika, mely intelligens kapcsolatban van a gépkocsi más elektronikus rendszereivel is. ZF Sachs az „Active Roll Stabilization” ARS, a CDC és a CDC2e rendszereket gyártja és ajánlja az autógyáraknak.

Az utóbbit a BMW 7-es sorozatában alkalmazzák. Az elektronikusan szabályozható, arányos működésű szeleppel az olaj átáramlása folyamatosan állítható kirugózáskor és berugózáskor egyaránt. Ezen kívül a lengéscsillapító dugattyúját mindkét mozgásirányban kiegészítő szelepekkel is ellátták. Ez számos beállítási lehetőséget kínál.

A gépkocsi más elektronikus rendszereinek érzékelőitől származó adatokat, mint például a gépkocsi sebessége, a kormánykerék pillanatnyi helyzete, a hossz- és kereszt irányú gyorsulások, a futómű elektronika felhasználja a szabályozható stabilizátor és a lengéscsillapító beállításához is. Ilyen módon a kocsiszekrény elmozdulásait ez a program minimalizálja. Ezzel a gépkocsi dinamikai tulajdonságai javulnak, például kisebb lesz az oldal irányú dőlése és lényegesen jobb lesz a menetkomfort is.

Ez az elektronikusan szabályozott futómű csökkenti az útfelület felől jövő gerjesztéseket. Különösen előnyös, amikor úthibáktól érkeznek dinamikus hatások. Ilyenkor lágyabb csillapítást állít be az elektronika. Ezzel a

komfort szempontjai érvényesülnek. Ez a karakterisztika hátrányos kanyarban, amikor a jármű önkormányzási tulajdonságát kell támogatni, éppen a kemény csillapítás válik szükségessé. Ez a két ellentétes kívánság jól teljesíthető a lengéscsillapítóba beépített arányos működésű szelep átállításával, amit az elektronika automatikusan végez.

4.11. ábra - Autóbusznál a CDC lengéscsillapítóra szerelt elektromágneses szeleppel változtatja az elektronika a csillapítási tényezőt.

4.12. ábra - Hagyományos futóművekkel és CDC-vel szerelt haszonjárművek azonos

sebességgel, azonos ívben történő kanyarodáskor.

5.1. CDC2e lengéscsillapító

A CDC (Continuous Damping Control) előnye a hagyományos lengéscsillapítóval szemben, hogy nem csak egy előre definiált csillapítási jelleggörbéje van, hanem minden menethelyzetben a legmegfelelőbb csillapítást állítja be. Ez elektronikusan szabályozható arányos működésű elektromágneses szeleppel valósul meg. Ez a lengéscsillapító csőben az olaj áramlását változtatja. Ha csökken az áramlás, keményebb lesz a lengéscsillapító, ha nagyobb lesz az olaj térfogatáram a lengéscsillapító lágyabb karakterisztikájú lesz.

A CDC2e-nél a lengéscsillapítóba két kiegészítő szelepet építettek be a ki- és a berugózási fokozathoz, mely külön-külön szabályozható. Ezen kívül további szelepek is rendelkezésre állnak a beállításokhoz. A lengéscsillapítóhoz tartozó elektronikával együtt ez a szeleprendszer egyszerre biztosít kiváló menetdinamikát és rendkívül jó menetkomfortot.

5.2. Együttműködés a CDC és az ESP között

A CDC képes kifogástalan együttműködésre az ESP rendszerrel. Ez a CAN hálózat révén valósulhat meg.

Amikor például az ESP aktívvá válik és kormányzási beavatkozással, vagy az egyik kerék fékezésével, és ezzel párhuzamosan a motor nyomatékának csökkentésével stabilizálja a gépkocsit, a CAN hálózaton keresztül utasítást ad a CDC elektronikának és az keményebbre állítja a lengéscsillapítót annál a keréknél, amelyiknél ez szükségessé válik. Így a két elektronikus rendszer támogatja egymás hatását. Kritikus manővereknél is megtartja forgalmi sávját a gépkocsi. A tapasztalatok szerint a CDC-vel szerelt gépkocsiknál az ESP csak ritkábban avatkozik be. Ugyanis a kellő pillanatban keményre állított lengéscsillapító nyomon tartja a gépkocsit. Az ABS beavatkozással történő fékezéseknél a CDC további centiméterekkel képes rövidíteni a fékutat, mert fékezés közben jobb lesz a kerék érintkezése az útfelülettel. Így nagyobb fékerő valósulhat meg.

5.3. A CDC előnyei folyamatosan élvezhetők

A járművek biztonságát növelő műszaki megoldások csak kritikus körülmények között avatkoznak be. Normál utazás közben jelenlétükről általában nem is veszünk tudomást.

Bár az előzőekben leírtak alapján a CDC rendszer is tekinthető biztonsági berendezésnek, hiszen növeli a jármű aktív biztonságát, de hatékony jelenlétét a teljes utazás során élvezhetjük. Normál utazás során növeli a komfortot, kritikus forgalmi viszonyok között viszont, növeli a menetbiztonságot. A jármű úgy halad el az útegyenetlenségek felett, legyen az kisebb gödör, vagy éppen kiemelkedés, akár a jelzőlámpák előtt meghullámosított útburkolat, hogy a felépítmény szinte semmilyen függőleges irányú mozgást nem végez. Ezt a hatást nem úgy érik el, hogy gyárilag jó kemény lengéscsillapítót szerelnek a gépkocsiba, hanem ez a CDC rendszer elektronikájába beprogramozott úgynevezett „Skyhook” szabályozási algoritmusnak köszönhető. Ez minden pillanatban az optimális lengéscsillapítást állítja be. Amikor lehetséges komfortosan lágy, de amikor szükséges a sportosnál is keményebb csillapításra vált át. Az elnevezés onnan ered, hogy igyekeznek azt a hatást elérni, mintha a kocsiszekrény magasan az égben lenne felfüggesztve és a föld felszínével párhuzamosan suhanna tova. Így az útfelület egyenlőtlenségei kiegyenlítődnek. Ezt a szabályozási algoritmust a ZF Sachs fejlesztette ki és 2005-ben több Opel típusban is már bevezették. Ezt hamarosan követte az „Advanced Skyhook” algoritmus, mely elődjénél még jobban képes megvalósítani a kitűzött célt.

4.13. ábra - Így képzelhető el a Skyhook algoritmus.

5.4. A Skyhook szabályozásnak megfelelő lengéscsillapító karakterisztika

A Skyhook szabályozásnak megfelelő lengéscsillapító karakterisztika, melyet az elektronika az állító szelepre kapcsolt áramerősség szabályozásával állít be.

4.14. ábra - A lengéscsillapító karakterisztika változtatása a szelep áramának szabályozásával

5.5. A lengéscsillapító karakterisztika elektromos változtatása

A gyakorlatban a különböző gépkocsi típusoknál többféle megoldással lehet találkozni. Ezek közül egyik egyszerű változat elvi működését foglaljuk össze.

A kétcsöves, gáz töltésű lengéscsillapítóba egy előfeszített rugóval zárva tartott szelepet szerelnek be. Ennek közelében helyezik el a működtető tekercset. Árammentes állapotban a szelepet zárva tartja a rugóerő. A csillapítási tényezőt a dugattyúban kialakított szelepek határozzák meg, melyek kemény csillapítást adnak. A dugattyú mozgási sebessége berugózáskor az ábrán jelölt „v”.

A tekercsre kapcsolt gerjesztő áram mágneses hatása a szelepre (3) erőt fejt ki, mely a rugóerő (FF) ellenében érvényesül. Ha a belső hidraulikus nyomásból származó erő (Fp) és a mágnes erejének (FM) összege nagyobb a rugóerőnél (FF), elmozdul és nyit a szelep. A csillapítási tényező tehát az elektromágnesre kapcsolt gerjesztő árammal lesz arányos, mert az elmozduló szelep kúpos felülete egy folyamatosan változó fojtást fog eredményezni.

5.5.1. A lengéscsillapító belsejébe szerelt elektromágneses szeleppel

4.15. ábra - A lengéscsillapító karakterisztika változtatása a gerjesztő áram

változtatásával.

1 –elektromágneses szelep, 2 –lengéscsillapító cső, 3 –szelep, 4 –rugó, 5 –tekercs,

A legnagyobb csillapítás árammentes állapotban valósul meg. Ez az állapot az elektronikus rendszer meghibásodás esetén is. A leglágyabb csillapítás pedig akkor lesz, amikor a gerjesztő áram 1,8 A körüli értékű.

A fenti elvi ábra a működési elv megismeréséhez jó, de a valóságos szerkezet ettől kissé eltér. A következő ábra már egy valóságos kivitelről készült metszetet mutat.

4.16. ábra - A lengéscsillapító karakterisztika változtatása a gerjesztő áram

változtatásával.

5.5.2. A lengéscsillapító csövén kívül elhelyezett elektromágneses szeleppel

Az alábbi ábrán kétcsöves gáztöltésű lengéscsillapítót látunk, melynél a csövön kívül helyezték el az elektromágneses szelepet. Néhány milliszekundumon belül lehetőség van a csillapítási karakterisztika változtatására az olajáramlás befolyásolása révén. A CDC szelepen keresztül úgy ki-, mint berugózáskor átáramlik az olaj. A pillanatnyi menetviszonyoknak megfelelő jellegmezők az elektronikában vannak tárolva.

4.17. ábra - A karakterisztika változtatása a lengéscsillapítón kívüli szeleppel.

5.6. Alkalmazási példák személygépkocsinál és autóbusznál

A CDC lengéscsillapítást a VW és az Audi több modelljénél is alkalmazzák, de más gyártmányú gépkocsiknál is találkozunk vele.

FlexRide az Opel Insigna adaptív futóműve

A 2008-as év autója címet elnyert Opel futóművét is a ZF Sachs CDC, vagyis az elektronikusan változtatható lengéscsillapító rendszere teszi különlegessé. Így valósulhat meg az, hogy a sportos vezetési stílus is összeegyeztethetővé válik a komforttal. A fejlesztőmérnököknek mindig komoly fejtörést okoz a két ellentétes szempont között megtalálni az arany középutat. Egyszerűbben meg lehetett oldani ezt a feladatot az Opel Insigna-nál.

Autóbusz CDC-vel

Neoplan Starliner 2 (14 tonnás turista autóbusz) menetdinamikájára kedvező hatással van a CDC független kerékfelfüggesztés. A 13 m hosszú autóbuszt havas úton is könnyű a forgalmi sávban tartani. 60 km/h sebességnél is stabilan végre lehet hajtani az előzési manővert. A kerekek folyamatosan az útfelületen maradnak. Nincs billenés. A lengéscsillapítás a pillanatnyi menetviszonyokhoz folyamatosan hozzá van igazítva. Kisebb a gumiabroncs kopása, kisebb a futómű egyes alkatrészeinek a kopása, komfortosabb az utazás.