CDC: aktivní tlumiče letos našly cestu do běžných aut!

Opel zavedl jako první do nižší střední třídy aktivní tlumiče nové generace. Základním kamenem komplexního řešení podvozku IDS Plus jsou elektronicky řízené tlumiče CDC, jejichž dodavatelem je firma ZF SACHS.

Naladění pružení a tlumení automobilu musí v praxi splňovat řadu protichůdných požadavků. Tlumiče mají za úkol tlumit nárazy, které vznikají při jízdě po nerovnostech a omezit přenos vibrací na karosérii (komfortní hledisko). Druhým požadavkem je omezení kmitání neodpružených hmot, tak aby byla kola vozidla v neustálém kontaktu s vozovkou a mohla přenášet hnací, brzdné a boční síly (hledisko bezpečnosti). Tlumič tedy současně musí tlumit rázy i kmitání. Z fyzikálního hlediska se vše komplikuje značně variabilním zatížením vozidla, takže přiblížit se k ideálním vlastnostem konvenční cestou je značně problematické.

V minulosti se proto objevila různá vylepšení kapalinových nebo plynokapalinových tlumičů, která zohledňovala velikost tlumící síly vzhledem k amplitudám propružení. Tlumiče PSD (Position Sensitive Damping) od firmy Monroe, prodávané pod obchodními názvy Sensa-Track nebo Safe-Tech, využívaly obtokový ventil ve střední části tlumiče, takže při malých amplitudách propružení (odpovídají klidné jízdě) kladl tlumič menší odpor, neboť část oleje putovala obtokem a jen část procházela zpětnými ventily. Velké propružení kola vyřadilo obtok z činnosti a tlumící síly se zvětšily. Podobný mechanický princip činnosti budou mít i tlumiče všech nových Mercedesů třídy A. Zařízení, které pracuje výhradně na mechanickém principu (tvarový styk pístu zavírá a otevírá přepouštěcí kanál), je spolehlivé a relativně levné, jenže je to stále kompromis (dvě pevně stanovené charakteristiky tlumení, nemožnost ovlivnit tlumení selektivně na každém z kol).

První elektronicky řízené tlumiče se objevily v automobilech na začátku osmdesátých let a jejich funkce byla vylepšena zavedením dvou nebo tří charakteristik tlumiče, mezi kterými jednoduchá elektronika přepínala. Cena je podstatně vyšší než u mechanického řešení, ale výsledek nebyl úměrný vynaložené investici, což mnoho výrobců automobilů odradilo od zavedení do sériové produkce.

Elektronika pronikla před třemi lety i do oblasti tlumení a tlumičů, a tak v současné době je mají v nabídce drahé automobily různých značek. Jejich seznam je stále značně omezený a tak vyjmenujeme všechny: Audi A8, Bentley Continental GT, BMW řady 7, (poslední vyráběné BMW M5), Ferrari 360 Modena (Spyder, Challenge Stradale), 575 Maranello, Enzo i 612 Scaglietti, Lancia Thesis, Maserati Spyder, Coupé i Quattroporte, Opel Vectra (od modelového roku 2005) a Zafira , Porsche Cayenne, Rolls-Royce Phantom, SsangYong Chairman, VW Phaeton a VW Touareg. Nová generace Opelu Astra je prvním vozem nižší střední třídy, u něhož se elektronicky řízené tlumiče objevují v nabídce. Všechny výše uvedené automobily vybavila systémem CDC firma ZF Sachs.

CDC = Continuous Damping Control

Nejdůležitější částí samotného aktivního tlumiče je řídící ventil. Elektromagneticky nastavitelný pohyblivý člen (pohyb tmavě šedé části, na obrázku řezu tlumičem, je vymezen polohou elektromagneticky ovládaného pístku) uzavírá nebo otevírá průtočné kanály a tím zmenšuje či zvětšuje průtok kapaliny skrz planžety zpětného ventilu. Tlumič je plynule nastavitelný od měkkého naladění až po tvrdou charakteristiku, řídící jednotka zjišťuje každé 2 milisekundy aktuální potřebu tlumení a následně upravuje až 20x za sekundu proud, který ovládá pohyb pístku. ZF Sachs vyvinul nejprve aktivní tlumič s proporcionálním ventilem elegantně zabudovaným do pístu tlumiče. Funkce této verze (označované CDCi) by se dala přirovnat k dvouplášťovému tlumiči s plynule proměnlivými průtočnými ventily. Prostorově úspornější řešení CDCe (external valve), použité u nové Astry, má proporcionální elektromagnetický ventil mimo těleso tlumiče, v samostatném bypassu. Obě verze vyžadují velmi nízký příkon pro ovládání změny průtočných průřezů. Proud se pohybuje v rozmezí 0 až 1,8 A, je-li zařízení v činnosti potřebuje příkon asi 15 W. V případě výpadku palubního napětí, ztrácí systém adaptivní funkci a pružina odsune řídící ventil do sportovní (tvrdé) polohy, která preferuje bezpečnost před komfortem.

Na tomto obrázku je vidět CDC tlumič z nového Opelu Astra. Pozicí (2) je označen senzor zrychlení karosérie, pozice (3) označuje senzor zrychlení kola, (4) CDC ventil a pod číslem (5) najdeme elektronickou řídící jednotku.

Skyhook = pověsili auto za nebe

Teoreticky optimální odpružení vychází z požadavku udržovat karosérii automobilu v konstantní úrovni, bez ohledu na nerovnosti, po kterých auto jede, tedy jako by bylo zavěšeno na imaginární koleji na nebi (odtud název Skyhook, „nebeský hák“). Protože skyhook zohledňuje jen komfort na palubě (tlumení karosérie), a v praxi je třeba zajistit i tlumení kmitání neodpružených hmot, je konečná strategie dávkování tlumících sil kombinací skyhooku a korekčních zásahů pro specifické jízdní situace (větší část doby jízdy je vyžadován komfort). Aplikace vyšších tlumících sil umožní podle ZF Sachs například zkrátit Astře s IDSPlus brzdnou dráhu o 5 % proti automobilu s konvenčními tlumiči.

Nedávná nezávislá měření dynamiky vozidel Veltheim Rating, která provedl švýcarský časopis Revue Automobile potvrdila velmi dobré chování Astry s tlumiči CDC. Test se provádí na 108 metrů dlouhé slalomové dráze s kužely vzdálenými od sebe 18 m. Na této dráze je několik různých povrchů (mokrý, polosuchý, suchý) a úkolem je projet tuto dráhu co nejrychleji. Druhé místo obsadila Astra 1.8 s podvozkem IDS Plus, jež test absolvovala rychlostí 60,9 km/h, průměr všech testovaných aut byl 53,8 km/h. Lepším vozem v tomto specifickém testu bylo Porsche Cayenne, které ale také bylo vybaveno tlumiči CDC…(podrobnosti najdete na {link href="http://www.veltheim.com/rating" target="_blank"} www.veltheim.com/rating {/link}).

Informace tří senzorů zrychlení na karosérii (tvoří jednu rovinu, podle které se řídící jednotka „orientuje“), dvou senzorů zrychlení na kolech vozidla a dalších signálů (rychlost, poloha pedálu akcelerátoru, boční zrychlení, stáčivá rychlost apod.) slouží jako podklady pro rychlé rozhodování počítače. Ten umí dávkovat tlumící síly samostatně na každé z kol. Tím lze efektivně ovlivňovat chování automobilu v zatáčkách (minimalizace bočních náklonů), ale i při běžném brzdění nebo akceleraci (omezení předklánění/zaklánění).

Elektronická regulace je výhodná také z hlediska propojení s dalšími systémy prostřednictvím sběrnice CAN, takže pak (jako v případě systému IDS Plus) s aktivními tlumiči spolupracuje ABS, ESP, elektrický posilovač řízení, elektronický pedál plynu nebo řazení automatické převodovky. V nové Astře je možno volit režim naladění IDS Plus tlačítkem na přístrojové desce, ale když příjde krizová situace, bezpečnost je priorita číslo jedna, bez ohledu na to jaký máte navolen režim.

Podle průzkumů, které si nechala firma ZF Sachs zpracovat, bude 8 % nových Aster v roce 2004 dodáno se systémem IDS Plus a o rok později se toto číslo zvýší na více než 12 %. Celkový trh vozů vybavených aktivním podvozkem v posledních letech rychle rostl. V roce 2001 vyrobil ZF Sachs 15 tisíc sad tlumičů CDC a ze 121 tisíc vozů v roce 2003, by měl trh narůst až na 220 tisíc ks v roce 2005.