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El sedán dinámico

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Tags: InteligenciaArtificial, Seguridad

El nuevo sistema de amortiguación activa de ZF, sMOTION, alcanza hitos inéditos en cuanto a comodidad, dinámica y seguridad durante la conducción. Se trata de una ventaja enorme cuando hablamos de la conducción con un alto grado de automatización.
Martin Westerhoff, julio 31, 2018
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Martin Westerhoff estudió periodismo tecnológico y desde entonces escribe sobre vehículos y tecnologías. Su debilidad son el automovilismo y los vehículos de carreras.
Las largas traviesas de plástico están pegadas al asfalto como enormes apósitos. Están ahí por una única razón: provocar toda la incomodidad posible en cualquier automóvil que las atraviese. Sin inmutarse, el conductor maneja su monovolumen compacto de color azul por esta particular pista de pruebas de sacudidas. Uno de los pasajeros de la parte de atrás se agarra al asidero que hay encima de la ventanilla cuando el monovolumen atraviesa los baches a toda velocidad. Dentro del automóvil, sin embargo, apenas se percibe nada. "¡Impresionante!", susurra, soltando el asidero.

Activo significa más seguro y más cómodo

Activo significa más seguro y más cómodo

Sven Greger, el hombre que está al volante, se ríe con satisfacción. Es ingeniero de investigación en ZF y trabaja en el desarrollo básico de nuestros componentes de chasis activos y semiactivos. Greger ya está acostumbrado a que los pasajeros (muchos de ellos compradores o ingenieros de investigación de fabricantes de automóviles internacionales) reaccionen de esa forma en las pruebas sobre el terreno. "Nuestro sistema de chasis completamente activo sMOTION aporta nuevos niveles de libertad para contrarrestar el movimiento de la carrocería", señala. "Podemos proporcionar un movimiento activo contrario en cada una de las ruedas y evitar así que las distintas situaciones de conducción afecten a la carrocería". Además de ofrecer una mayor comodidad, sMOTION mejora notablemente la dinámica y la seguridad, en comparación con los sistemas actuales. Al actuar en combinación con cámaras, el sistema de chasis puede identificar el estado de la carretera, por ejemplo, anticipándose a los baches u hoyos, y cambiar y modificar los ajustes como corresponda.
sMOTION es capaz de elevar o bajar activamente las ruedas.
— Christoph Elbers, vicepresidente de Desarrollo de Tecnología de Chasis para Automóviles

Un sistema de amortiguación tiene que enfrentarse a multitud de situaciones. Las carreteras irregulares provocan inevitablemente un impacto directo, que es amortiguado por la suspensión. Cuando una rueda atraviesa un obstáculo, se eleva, con lo que se comprime un muelle entre la mangueta de dirección y la carrocería. A continuación, el muelle se descomprime. La tarea del amortiguador es atenuar la vibración resultante tan rápido como sea posible. Más allá del impacto directo, los vehículos tienen que lidiar con fuerzas motrices, fuerzas de frenado y fuerzas centrífugas. Estas fuerzas relacionadas con la dinámica de la conducción pueden provocar el movimiento de la carrocería en la dirección de los tres ejes espaciales (ver el gráfico siguiente). El reto estriba en que las distintas situaciones de conducción exigen una fuerza de amortiguación específica en cada caso. Minimizar el movimiento de la carrocería en las curvas requiere una elevada fuerza de amortiguación. Para atravesar superficies ligeramente irregulares solo se necesita una fuerza débil. En cambio, para garantizar un contacto seguro entre el neumático y la superficie, se precisa una fuerza de amortiguación moderada. "Un amortiguador convencional solo puede optar por un camino intermedio entre la deportividad y la comodidad, aunque consiga un buen equilibrio", señala Christoph Elbers, vicepresidente de Desarrollo de Tecnología de Chasis para Automóviles en ZF.

Cuando la dinámica del vehículo genera un movimiento, sMOTION entra en acción

La evolución del sistema de amortiguación CDC

La evolución del sistema de amortiguación CDC

El sistema semiactivo de ZF Continuous Damping Control (CDC) resolvió hace décadas el conflicto entre los distintos objetivos. Nuestro sistema de amortiguación semiactivo comenzó a producirse en serie para los automóviles en 1997. Por medio de las señales de sensores en la rueda y la carrocería para cada eje espacial, combinadas con información adicional guardada en una unidad de control, como la velocidad del vehículo, la aceleración lateral y el ángulo de giro, el sistema monitoriza constantemente las condiciones de la conducción y calcula la fuerza de amortiguación óptima para cada rueda. El amortiguador dispone de una o dos electroválvulas con control electrónico capaces de modificar el flujo de aceite en milisegundos, para regular así la dureza de la amortiguación. Elbers, experto en chasis de ZF, explica: "sMOTION supone un nuevo nivel. A partir del diseño básico de nuestro sistema CDC probado y contrastado, hemos desarrollado un amortiguador capaz de elevar o bajar la rueda de forma activa".
Hasta ahora, el movimiento de la carrocería del vehículo resultaba tolerable o incluso deseable hasta cierto punto, con el fin de que los conductores percibieran las condiciones de la carretera. Sin embargo, en los vehículos autónomos con un alto grado de automatización, todos los ocupantes del vehículo son pasajeros. En ese escenario, cualquier vibración, impacto, inclinación lateral o vertical solo sirve para incomodar a los pasajeros mientras leen o trabajan. El resultado es el malestar que conocemos como mareo, que impide realizar estas actividades", afirma Elbers. "El efecto se ve amplificado por el innovador diseño de los asientos, en los que el conductor y los pasajeros pueden no tener una visión del exterior en la dirección de la marcha". La única forma de remediarlo es un chasis activo. sMOTION es la solución de futuro de ZF que ya ha mejorado la comodidad en los vehículos actuales. Sin apenas incomodidades generadas por la conducción, los pasajeros pueden aprovechar el trayecto para trabajar o relajarse.

Actuadores potentes para disfrutar de una conducción suave

Actuadores potentes para disfrutar de una conducción suave

sMOTION puede ajustar activamente los movimientos que se producen a una frecuencia de hasta cinco hercios, el equivalente a 0.2 segundos de vibración. En nuestro vehículo de pruebas, esos ajustes los realiza un actuador de 2.5 kW en cada rueda. Se trata de una bomba eléctrica que aumenta la presión del aceite por encima o por debajo de la válvula de pistón, para desplazarlo así activamente. En el caso de los movimientos de alta frecuencia, como tapas de alcantarilla, juntas transversales, asfalto rugoso o gravilla, el amortiguador sMOTION dispone de una derivación para revertir el control a las electroválvulas del CDC.

13.6 cv
se corresponde con la potencia total
de los cuatro actuadores de 2.5 kilovatios en el vehículo de pruebas de sMOTION.

Achim Thomä, jefe de proyecto técnico de sMOTION, y su equipo se toparon con un desafío poco corriente. ¿Cómo transmitir la efectividad del sistema si anula los movimientos con tanta delicadeza que los pasajeros apenas sienten nada? La solución era sencilla. Como demostración, Sven Greger utiliza ahora una tableta que le permite controlar los amortiguadores en un vehículo estacionado; por separado, por parejas o los cuatro a la vez. Mientras va tocando la pantalla, el monovolumen se eleva y desciende, cabecea y se sacude como un caballo de rodeo. En ese momento, los ingenieros que ocupan los asientos hacen bien en agarrarse a los asideros, aunque el automóvil no vaya a ninguna parte.
sMOTION en las pruebas sobre el terreno

En pocas palabras: Gracias al sistema de amortiguación sMOTION completamente activo, la conducción no solo es más cómoda, sino también más dinámica y segura. El reto: distintas situaciones de conducción exigen una fuerza de amortiguación específica en cada caso: minimizar el movimiento de la carrocería en las curvas requiere una elevada fuerza de amortiguación, pero para atravesar superficies ligeramente irregulares solo se necesita una fuerza débil, y para mantener un contacto seguro entre el neumático y la superficie, una fuerza moderada. Al actuar en combinación con cámaras, el sistema de chasis identifica el estado de la carretera, anticipándose a los baches, p. ej., y cambia y modifica sus ajustes como corresponda. Así sMOTION contribuye a lograr una conducción con un alto grado de automatización.