home » Citroen Nieuws » Citroen » Bose Suspension System: waarom dit hét systeem kan zijn

In onze vorige artikelen zijn we begonnen over het revolutionaire nieuwe veersysteem van Citroën. We vermoeden een samenwerking met Bose, bekend van de audio, maar een vreemde eend in de veersystemenbijt. Of toch niet?

Een revolutionair nieuw veersysteem, kan dat? Sinds paard en wagen volgen de vernieuwingen elkaar op. Bladveren, schamelassen, torsieveren, conventionele veer-/dempersystemen in vele verschillende vormen. Citroën leverde voor het eerst hydropneumatica op de Traction, maakte het volwassen op de DS en verbaasde vriend en vijand met het inmiddels alom bekende veersysteem. Anderen probeerden het ook; zo was er onder andere ‘Hydrolastic’ van BMC, dat qua principe wel een beetje op Citroëns HP-techniek lijkt. Tegenwoordig zijn er auto’s, zoals van Audi, met magnetische demping, waarbij in de demper een magnetorheologische (ja, ik verzin het ook niet) vloeistof aanwezig is, die aangestuurd door een spoel een variabele demping kan genereren. BMW heeft AntiRollControl (ARC), waarbij een hydraulische actuator tussen de achterwielen gemonteerd is. Mercedes gaat een stap verder en heeft ‘Magic Ride’, een systeem waarbij de weg gescand wordt en de auto anticipeert op hetgeen wat komen gaat: een proactief systeem. Dus hoe revolutionair kan de combinatie tussen Bose en Citroën eigenlijk zijn?

Laten we ons eerst eens verdiepen in de werking van Bose’s systeem. Elk standaard veersysteem met veren en dempers is wiskundig te omschrijven als een zogeheten massa-veer-dempersysteem. Voor studenten werktuigbouwkunde is dit een standaard onderwerp, dat bij het vak dynamica wordt behandeld. De wiskundige vergelijking die je kan opstellen voor een dergelijk probleem noemt men een bewegingsvergelijking. We gaan deze bewegingsvergelijking hier niet opstellen, maar het gebruikte model behandelen we wel. De helden van de University of Michigan en Carnegie Mellon zijn zo vriendelijk geweest een compleet model uit te werken (inclusief Matlab/Simulink-voorbeelden voor de liefhebbers), waar we dankbaar gebruik van maken.

Hierboven zien we de schematische voorstelling van een wielophanging, waarbij Body Mass de massa van de auto is (of een kwart daarvan), Suspension Mass is dan de massa van het veersysteem, fusee, wiel, etc. K1 is hierin de veerconstante van de veer; de waarde hiervan bepaalt het gedrag van de veer bij indrukking. b1 is de dempingscoëfficiënt; de waarde hiervan bepaalt het gedrag van de demper afhankelijk van de snelheid. Een band is ook te modelleren als een veer met demper; hiervoor zijn de parameters K2 en b2 gebruikt. Zonder het model zelf uit te werken, valt te begrijpen dat wanneer W een verplaatsing teweeg brengt (bijvoorbeeld bij het rijden over een drempel), het chassis van de auto hierop reageert, afhankelijk van de gekozen waardes voor de parameters. Bij een traditioneel, passief-reactief systeem zal met een lagere dempingscoëfficiënt en veerconstante een ‘comfortabel’ rijgedrag worden verkregen; kies je de parameters juist hoger, dan zal het gevolg een ‘stuiterbak’ zijn.

Dr. Amar Bose

Hoe werkt het systeem van Bose nu? Bose is bij iedereen bekend van de versterkers en speakers. Meneer Bose raakte geïnspireerd door de verplaatsingen die de conus van een speaker maakt. Zijn idee was om de snelle beweging van een speaker toe te voegen aan het veersysteem en zo een auto beter, comfortabeler te laten rijden. Bij het Bose-systeem wordt een actuator toegevoegd aan het massa-veer-dempersysteem, parallel aan veer K1 en demper b1.

Hier volgt (versimpeld) de truc: de kracht van een veer kan je berekenen met F= k*u (kracht = veerconstante * verplaatsing). Hierdoor is bij een bepaalde verplaatsing (bijvoorbeeld een drempel) de kracht die op het wiel komt bekend. De verplaatsing is te meten, en daarmee is ook de toegevoegde kracht eenvoudig te bepalen. Deze kracht wordt via de regelaar met tegengestelde richting uitgeoefend door de actuator, et voilà: verplaatsing opgeheven; het wiel is weer op de originele plaats. Hiermee is een instelbare wagenhoogte te verkrijgen, is overhellen in bochten te compenseren, kan extra bagage worden meegenomen zonder dat de wagenhoogte verandert, etc.

De échte moeilijkheid zit hem in de regelaar. Om een verplaatsing op te heffen, moet deze eerst gemeten worden. Hiervoor is een snelle regelaar nodig. Echter, wellicht is het helemaal niet wenselijk om supersnel elke verplaatsing op te heffen, want dit zal juist eerder het gedrag van een stuiterbak in de hand werken. Dit is bijvoorbeeld ook in grote mate afhankelijk van de snelheid waarmee je rijdt. Daarmee is de keuze van de parameters voor het veersysteem in combinatie met de regeltechniek het geheim van dit systeem.

Waarom zou het Bose Suspension System nu ineens zijn opwachting gaan maken in de autoindustrie? Jaren van onderzoek heeft Bose gespendeerd aan het uitwerken hiervan en dat was behoorlijk prijzig, zoals eerder in deze artikelenreeks werd vermeld. Voor het actieve deel van de vering, de actuator, is een lineaire actuator geschikt bevonden. Lineaire actuators kunnen uiterst snel een zeer precieze verplaatsing mogelijk maken. Hier zit volgens ons de reden waarom de samenwerking mogelijk kan zijn: lineaire actuators en snelle processoren zijn de afgelopen tien jaar behoorlijk goedkoper geworden. Dit maakt productie op grote schaal bereikbaarder voor iedereen, ook voor Bose en Citroën!

Reacties op dit artikel kan je hier plaatsen.

tekst: Nielsje, foto’s: Archief CiFo, Penny Lane, University of Michigan, AP/Boston Globe, extremetech.com, Citroën Communication