Podívejme se na konstrukci, díky které vám Ford F-2021 z roku 150 řekne, jakou váhu jste právě hodili do svého kamionu.
Publikováno v říjnu 14, 2021
Můžeme získat provizi z odkazů na této stránce.
Ford F-2021 150 má funkci nazvanou „Onboard Scales“, která pomocí zadních světel pomáhá zajistit, abyste nepřetížili nákladní vozidlo nad jeho nosnost. Zde je návod, jak to funguje.
Ford Explorer je plně elektrický, ale ne pro Ameriku
Sdílej toto video
Ford’s Next SuperVan je elektrický minivan Supercar
Června 24, 2022
Elektrický Ford F-150 Lightning se začíná vyrábět
27. dubna 2022
Vždy mě ohromilo, když inženýři automobilového softwaru používají již existující hardware k vývoji užitečných nových funkcí. Ford Trail Control (terénní tempomat) a Trail Turn Assist (funkce, která přibrzďuje zadní vnitřní kolo, aby umožnila těsnější zatáčení) jsou dva skvělé příklady, které využívají výhody řízení po drátě a vysoce výkonný systém ABS vozidla. .
Nyní jsou k dispozici palubní váhy. Můj kolega Jason Torchinsky, který fetuje na zadních světlech, dostal docela mrtvici, když viděl tuto funkci, jak jste pravděpodobně poznali z jeho článku. I když tento příběh odvedl skvělou práci při kontextualizaci toho, co tento okamžik znamená v grantovém schématu historie zadních světel, ve skutečnosti nepopisoval, jak systém funguje. Neuspěl ani náš úvodní článek z dubna .
Když jsem viděl, že Jasonův příběh zadních světel je právě teď nejklikanějším příběhem na Jalopniku, a když jsem včera měl příležitost vyzkoušet palubní váhy na tiskové akci Ford, řekl jsem si, že napíšu trochu o tom, jak funguje. Nebude to jeden z mých patentovaných hloubkových ponorů, ale bude to pěkný, lehký přehled. Tady jsme.
Palubní váha Ford F-2021 z roku 150
Výše uvedené video ukazuje palubní váhy (které řidiči sdělí buď pomocí čtyř pruhů v každém zadním světle, na obrazovce infotainmentu nebo v aplikaci telefonu, jak blízko je hmotnost naloženého vozidla k maximální užitečné hmotnosti) a Smart Hitch (který pomocí pruhů pomoci řidiči určit, kdy má vozidlo vhodnou hmotnost přívěsu) v akci.
U palubních vah chcete, aby zadní světla zůstala pod čtyřmi proužky (světla zablikají, jakmile dosáhnete limitu užitečného zatížení), zatímco s funkcí Smart Hitch chcete, aby se rozsvítily dva střední proužky (spodní proužek bude blikat, pokud jazyk hmotnost je příliš nízká, horní část, pokud je příliš vysoká – viz níže).
Na obrazovce infotainmentu vám funkce Onboard Scales poskytne vodorovnou čáru, která stoupá a klesá vzhledem k červenému a zelenému pruhu, když házíte závaží (nebo cestující) do vozidla. Zelená představuje podmínky zatížení v rámci limitů užitečného zatížení a je rozdělena do čtyř kvartilů, z nichž každá odpovídá LED v každé koncové svítilně. Když vodorovná lišta dosáhne červené zóny, vozidlo je přetíženo.
Ford má několik vodících lišt, abyste se ujistili, že nezapomenete počítat s cestujícími (do systému můžete zadat hmotnost cestujícího).
Další režim zobrazení v softwaru Onboard Scales, znázorněný níže, pomáhá řidičům pochopit, jakou váhu přidali ke svému nákladnímu vozu. Spíše než s lištou, která se nastavuje vzhledem k maximálnímu limitu užitečného zatížení, tento pohled umožňuje řidiči nastavit váhu na nulu, aby pochopil hrubou hmotnost dalšího nákladu.
Všimněte si, že říkám „drsný“, protože systém je přesný pouze do 200 liber. To je docela rozsah. “Na úrovni vozidla je to plus minus 200 liber,” řekl mi inženýr řízení podvozku F-150 Jorge Rivas. „To pokrývá rozsah zatížení a všechny různé podmínky,“ pokračoval s tím, že nákladní automobil „může být v tu chvíli [když svítí všechny čtyři kontrolky] trochu přetížený“ vzhledem k intervalu spolehlivosti 200 liber.
“Zákazníci musí být stále opatrní a zodpovědní za celkové zatížení,” řekl mi a poznamenal, že limit užitečného zatížení zahrnuje plnou nádrž plynu. (Nevím přesně, jak to Ford zaúčtoval. Jak jsem to pochopil, tankování vás nikdy nepřekročí za červenou čáru. Nevím, jestli náklaďák čte stav palivové nádrže, aby upravil limity, nebo jestli je tam zabudovaný nějaký velký bezpečnostní faktor (zhruba 150 liber v 23 nebo 26 galonové nádrži).
Pokud jde o funkci Smart Hitch, ta zobrazuje vodorovný pruh vzhledem k zelenému pruhu, který se vznáší mezi dvěma malými červenými pruhy (viz níže). Spodní červený pruh představuje stav, kdy je hmotnost přívěsu příliš nízká (pod 10 procent hmotnosti přívěsu, kterou uživatel zadá do systému ručně) a horní sloupec představuje příliš vysokou hmotnost přívěsu (nad 15 procent hmotnosti přívěsu ).
Správná hmotnost jazýčku je důležitá, protože může ovlivnit chování kamionu a přívěsu (vysoká hmotnost jazýčku může způsobit nedotáčivost tažného vozidla a může negativně ovlivnit brzdný výkon; nízká hmotnost jazýčku může způsobit nekontrolovatelné houpání přívěsu). Užitečné zatížení je důležité z mnoha stejných důvodů.
Jak to tedy všechno funguje? Co přesně je napájení zadních světel a obrazovky infotainmentu?
Systém Ford používá snímače světlé výšky, což jsou poměrně standardní součásti, které běžně najdete ve vozidlech vybavených vzduchovým odpružením (snímače světlé výšky říkají systému, aby přestal plnit vzduchové pružiny, když bylo dosaženo požadované výšky). F-150 nemá vzduchové odpružení, ale má adaptivní tlumení, které využívá snímače světlé výšky ke sledování určitých jízdních vlastností vozidla, jako je naklánění karoserie, a k získání představy o stavu vozovky. Systém to používá jako vstup pro úpravu nastavení tlumičů.
Nechte Ford, aby vás provedl tím, jak používá vstup snímače světlé výšky k nastavení odpružení:
Zcela nový model 2021 F-150 nabízí k dispozici plynule řízené tlumení pro lepší jízdní a ovladatelné vlastnosti, zejména při tažení nebo tažení těžkých nákladů. Počítač v F-150 analyzuje více signálů shromážděných ze senzorů s vysokým rozlišením – pomocí ovládání ventilů v tlumičích upravuje reakci vozidla na každou situaci.
Tlumicí síla se používá k ovládání nechtěných pohybů, jako jsou odskoky, náklony a náklony, což snižuje závažnost, kterou vozík – a jeho cestující – pocítí při průjezdu výmolem. Když je detekován okraj výmolu, tlumiče se zpevní a zabrání tomu, aby pneumatiky spadly tak hluboko do díry. Ladění lze upravit výběrem libovolného z dostupných jízdních režimů.
Možná si vzpomenete, že senzory světlé výšky Fordu Raptor umožňují nákladnímu vozu detekovat, kdy je vozidlo ve vzduchu, a zpevňují tlumiče, aby zabránily vyskočení odpružení při přistání. Zde je citace z mé recenze (kde podrobně uvádím, jaké to bylo skočit na Ford Raptor 2019):
Navíc díky otočnému snímači světlé výšky na ovládacím rameni (zobrazeném výše) může nákladní vozidlo rozpoznat, kdy je ve vzduchu, protože obě kola by pak byla v plném odrazu. Když si všimne, že auto letí vzduchem, systém upraví tlumiče na jejich nejtvrdší nastavení – což podle Fordu může způsobit až 400 kilogramů tlumicí síly navíc – a zajistit tak hladké přistání bez dna.
Senzory světlé výšky jsou vtipně vypadající věci. Jeden konec hubené tlačné tyče se zahákne za konzolu napevno namontovanou na podvozku vozidla, zatímco druhý konec se připojí k ramenu páky, které je součástí otočného senzoru (hádám, že je to nějaký druh potenciometru) namontovaného na komponentu zavěšení. který se pohybuje vždy, když se kolo pohybuje nahoru a dolů.
V případě zadního odpružení Fordu F-2021 z roku 150 je snímač světlé výšky připevněn na jednom konci k rámu a na druhém k horní části sady listových pružin (konkrétně se připevňuje ke středovým čepům listových pružin, jejichž úkolem je sešroubovat listy v sadě listových pružin k sobě a umístit tuto sadu pružin na uchycení pružin nápravy tak, aby nedocházelo k relativnímu pohybu).
To je trochu nad rámec tohoto článku, ale chci, abyste věděli, kde přesně je tento snímač světlé výšky namontován, takže se podívejte na tento obrázek zadního odpružení bez snímače světlé výšky, s laskavým svolením jednoho z Dan Edmunds vždy vynikající odpružené hluboké ponory. I když jsem se na balík listů důkladně nepodíval, lze s jistotou říci, že dva šrouby, kde jsou upevněny senzory, jsou středovými kolíky, které umísťují pružinu k ose průchodem přes hlavní list, přes pomocnou pružinu, přes rozpěrku, a strkáním dolů do dvou otvorů v pružinovém bidýlku přivařeném k trubce nápravy (do Danova obrázku jsem přidal nějaké šipky):
Všimněte si, jak dlouhé je rameno páky zadního senzoru (dva obrázky výše); Předpokládám, že to souvisí s ohromným zdvihem odpružení tohoto zadního odpružení, zejména v místě měření uprostřed listu. Předpokládám také, že to odpovídá pohybu listové pružiny ve směru X (střed listové pružiny se nejen dokonale pohybuje nahoru a dolů, ale také podélně).
Pokud tomu dobře rozumím, náklaďák nahoře se zadním otočným senzorem není vybaven semiaktivním tlumicím systémem Ford, takže senzor je tam přídavná součást speciálně pro funkce palubních vah a inteligentního závěsu. U vozidel, která mají kontinuálně řízené tlumení (CCD), je snímač, který poskytuje údaje o zadní světlé výšce, ve skutečnosti lineární a zabudovaný do tlumiče:
Otočný snímač předního zavěšení nevyžaduje tak velkou páku jako zadní snímač u nákladních vozidel bez CCD, protože je zde pěkné otočné rameno (horní ovládací rameno), jehož malé posunutí uvnitř odpovídá velkému posunutí kola dále vně na rameni, kde uchycení čepu řízení.
Všimněte si, jak hluboko uvnitř na příčném rameni je snímač přišroubován; uvidíte, že druhá strana snímače je připojena k rámu těsně před tlumičem/pružinovou věží:
Aby inženýři Fordu získali z měření svislého přemístění (která jsou podle Fordu s přesností na méně než desetinu palce), která generují snímače světlé výšky vzhledem k hmotnosti nákladu v nákladním vozidle, v podstatě používají Hookeův zákon: Síla = konstanta pružiny. * posunutí.
Ford si je dobře vědom toho, jaké jsou pružinové konstanty na přední a zadní části nákladního vozu, protože to jsou kritické parametry potřebné k vyladění odpružení. Na základě údajů o zdvihu pocházejících ze senzorů může Ford vypočítat sílu působící na nákladní vozidlo v librách. Všimněte si, že u vinutých pružin je tato hodnota k (konstanta pružiny) jedno číslo, i když u listových pružin je to trochu složitější, jak mi řekl e-mailem technik zavěšení:
Faktor k vinuté pružiny je velmi lineární a spolehlivý. Pro křídlo je to nelineární křivka síla/posunutí, která se v průběhu času mění, protože se křídla během své životnosti opotřebovávají a vyhlazují. Dnešní listy mají také meziolovnaté povlaky pro snížení tření. Konečně jsou zde nové jednodílné kompozitní listové pružiny na Volvo SPA, nejnovější Ford Transit atd., které tento problém zcela eliminují a jsou v podstatě ekvivalentní vinutým pružinám pro hysterezi. Pokud Ford nasadí tento systém do Transitu pro Evropu, bude mnohem přesnější. V EU se chystá nařízení o zjišťování užitečného zatížení vozidel, takže mnoho výrobců OEM žádá o monitorování užitečného zatížení.
Takže když Ford rozumí jeho hodnotám k (vztah mezi zatížením a zdvihem) a má snímače posunutí, mělo by být snadné zjistit, kolik nákladu je v autě, ne? Možná pro inženýry Fordu, ale pro laika to tak není.
Existuje mnoho, mnoho různých konfigurací F-150 s různými tuhostmi pružin (v závislosti na věcech, jako je rozvor, konfigurace kabiny, paket výbavy), různé pohotovostní hmotnosti (v závislosti na tom, jak jsou vybaveny – vysoce spokojená výbava Limited bude mít vyšší pohotovostní hmotnost a tím i nižší maximální užitečné zatížení) a rozdíly v geometrii pouzder a třmenu.
Rozdíly v geometrii znamenají, že „snímače výšky nejsou vždy přesně na stejném místě,“ řekl mi Rivas na včerejší tiskové akci, což vedlo k tomu, že „každé vozidlo [je] individuálně kalibrováno, takže víme, že máme velmi přesný systém.
“Je to jeden software,” pokračoval a řekl mi, že systém používá ovladač, který se normálně používá pro systém kontinuálně řízeného tlumení. „Pro každou variantu máme různé kalibrace. bylo to více než 40 cal a pracujeme na tom, abychom to zlepšili,“ řekl mi a pokračoval, že kalibrace je vázána na VIN každého vozidla.
Kromě složitosti vozidla souvisí další důležitá úvaha při vývoji systému s hysterezí. Možná jste viděli tuto křivku, než jste popsali koncept hystereze:
V podstatě to popisuje, jak při zatížení systému můžete získat určité posunutí, ale když stejnou zátěž ze systému odstraníte, nemusí se nutně vrátit do výchozího bodu kvůli ztrátám způsobeným třením. Takže můžete mít příklad, kdy přesně stejná hmotnost v korbě nákladního auta vám poskytne dva různé údaje o výchylce ze snímačů světlé výšky (znázorněné A a B výše, i když křivka výše není reprezentativní pro systém, je tam jen proto, aby ilustrovat koncept). Jak tedy přijít na dobrou korelaci mezi světlou výškou a zatížením? No, musíte zvážit čas.
“Když stlačíte zavěšení a znovu ho uvolníte, nevrátí se vždy do stejné polohy, takže s tím počítáme,” řekl mi Rivas. “Díváme se na tento pohyb živě, abychom pochopili, co si myslíme, že je skutečná hmotnost na nákladním vozidle, a to nejen na základě aktuální pozice, ale i historie pozice.”
Můj kontakt na inženýra zavěšení poskytl trochu více informací a řekl:
To je zajímavý nápad od Forda. Předpokládal bych, že zaznamenávají nebo sledují polohu snímače výšky vozidla při velkých změnách užitečného zatížení, když je nákladní vozidlo v klidu. Mohli by pak vidět mrak bodů kolem určitých výšek a mít nějaký typ kompenzace v průběhu času, pokud uvidí trend.
Slyšel jsem, že mohou detekovat pouze hmotnostní deltu kolem 200 liber. Takže tření listových pružin rozhodně tvoří velké procento této nejistoty. Vinuté pružiny jsou samozřejmě lepší pro hysterezi (staré testy odskoku při jízdě a ovladatelnosti – jednou silně zatlačte na blatník nebo nárazník a podívejte se, kde je výška před a po stlačení – mezi opakovanými zatlačeními jsem dal chybu na max. 0.5”) . U listových pružin je vnitřní tření hnacím faktorem pro hysterezi. U odpružení vinutými pružinami je to vlastně hystereze pouzdra odpružení, která má největší vliv. U vzduchových pružin je to složitější, protože pak máte kombinaci chyb (hystereze airbagů, pouzdra, vzduchové ventily atd.)
Nakonec je tu chyba skutečného otočného snímače výšky hladiny, která je pravděpodobně minimálně poloviční oproti aktuální chybě F150. Společnost ZF právě ukázala náš integrovaný chytrý kulový kloub na IAA v Mnichově, který má potenciál snížit hmotnost 200 liber. chyba na 100 lbs., minimálně.
Nakonec jsem ohromen, že Ford vyvinul tuto aplikaci pro své zákazníky a je to jen první krok k mnoha dalším aplikacím chytrého odpružení, které přijdou na trh v příštích 5-10 letech. jako odpružení přidávají integrované senzory do předchozích „hloupých částí“, aby napomohly autonomnímu řízení.
A co umístění závaží; záleží na tom? Nezmění to, které senzory co čtou? No, pro systém Ford není umístění hmotnosti opravdu relevantní, protože palubní váhy pouze udávají celkovou hodnotu užitečného zatížení nákladního vozidla. „V každém rohu máme senzory, což nám pomáhá identifikovat, kde je váha naložena. jediné informace, které poskytujeme, je celková zátěž. Namísto toho, abychom to dělali jednotlivě na nápravu, prostě sečteme celkový počet,“ řekl Rivas.
Palubní váhy se Smart Hitch budou stát 650 $ a přidají senzory světlé výšky a počítač. Pokud chcete kontinuálně řízené tlumení (které nahrazuje zadní rotační snímače lineárními), přidá to 695 dolarů.
Systém je evidentně nedokonalý. Ford musí počítat s tolika různými variacemi vozidla, systém Smart Hitch musí vytvářet předpoklady o geometrii závěsu uživatele, existují nepřesnosti v senzorech, existují výpočty, které je třeba provést ohledně hystereze a tak dále. Nakonec je systém přesný pouze na 200 liber, a i když to nemusí být skvělé, pokud používáte svůj náklaďák k měření, kolik liber obilí vezete, abyste je mohli prodat v místním výtahu, stačí poskytnou uživatelům klid a zabrání jim, aby jejich vozidla nepřetěžovali, aniž by o tom věděli. A to má hodnotu.
