Väghållning

Artikel av Comfort Racing

En uppskattad artikel som var med i katalog Nr.12 1979.

Året är 1972 och Slim Borgudd kör för Comfort Racing Team här i en Formel Ford.

Man skulle kunna skriva en avhandling, dubbelt så tjock som denna katalog om bara väghållning. Området är det absolut svåraste och mest komplicerade inom tävlingsbilkonstruktion. Vi skall i denna katalog bara ge en lätt översikt av de termer och grundläggande begrepp som används vid resonemang om ämnet väghållning

En av de grundläggande förutsättningarna för god väghållning är att de båda yttre hjulen i en kurva måste förbli vertikala mot vägbanan. Bak- och framhjulens kurvtagningsförmåga måste vara något så när lika för att bilen skall uppföra sig väl vid forcerad kurvtagning. Olikheter härvidlag resulterar i antingen under eller överstyrning. Dessa två begrepp tycks ha missuppfattas av många bilentusiaster. Vi skall göra ett försök att förklara det hela på ett enkelt sätt.

Låt två bilar, en markant överstyrd och en markant understyrd köra runt i cirkel, båda med fixerat rattutslag. Så länge farten är måttlig kommer bilarna att följas åt på samma cirkel. Ökar man farten successivt så att däcken börjar "slippa", (se senare avsnitt) kommer den överstyrda bilen att beskriva en snävare cirkel, medan den understyrda bilen kommer att öka cirkelradien allt mer. Det hela beror på att en överstyrd bil har sämre väghållningsförmåga i bakvagnen än i framvagnen så bakdäcken tenderar att "slippa" mer än framdäcken. Resultatet blir att bakvagnen slänger ut och man måste ge "motroder" för att bilen skall hålla den tänkbara kursen. Förhållandena är precis omvända med en understyrd bil. Bakdäcken har det bästa greppet och man måste ge större styrutslag för att bilen skall hålla kursen.

Normalt brukar bilar vara understyrda eftersom en sådan bil är lättare att handskas med. En allmän uppfattning är att bilar med bakmonterad motor automatiskt är överstyrda. Resonemanget stämmer inte helt, även om det i praktiken förhåller sig på detta sätt, ex. VW, Renault. Det är ganska enkelt att bygga en bil med övervägande vikt på bakhjulen, som är understyrd. Hillman Imp är ett bra exempel.

Det hela är nämligen som tidigare sagts, ytterst en fråga om balans i väghållningsförmågan mellan fram och bakvagn. Huruvida en banbil skall vara över eller understyrd beror mest på om föraren gillar att köra uppställ eller om han/hon kör mjukt utan sladdar. Emellertid blir den "breda" körstilen allt ovanligare allteftersom däcken utvecklas till att ge bättre och bättre grepp. Idealet torde vara en bil som är neutralstyrd med en svag understyrningstendens i mycket snabba kurvor. Längre fram skall vi beskriva hur man åstadkommer över respektive understyrning.

Slipvinkel: Vid forcerad kurvtagning färdas bilen framåt samtidigt som den s.a.s kanar i sidled. Betraktar vi bilen uppifrån ser det ut som på fig 12. Om friktionen mellan däck och vägbana vore 1.0, d.v.s. ingen slirning, skulle bilen röra sig endast i den riktningen som pilen b pekar. Eftersom friktionen aldrig uppgår till 1.0 "driver" bilen i verkligheten i pilens riktning.

Vinkeln mellan däckens teoretiska rörelseriktning b, och dess verkliga rörelseriktning a, kallas slipvinkel. Slipvinkelns storlek bestämmes av hjulens sidobelastning, d.v.s. ökad hastighet hos bilen ger ökad krängning varvid det yttre hjulparets andel av sidokrafterna ökar. För att bilen skall behålla önskad kurs, krävs större slipvinkel hos det yttre hjulparet, samtidigt som det inre hjulparet, vars sidokraftupptagning minskar, kräver mindre slipvinkel.

Ökad slipvinkel kan erhållas genom att ge större rattutslag, genom att låta bilen gå med mera uppställ genom kurvan. Ju mindre slipvinkel, vid en viss hastighet, desto fortare kan man köra. Man strävar givetvis efter att ge bilen sådana egenskaper att däcken behåller greppet vid så hög sidobelastning som möjligt.

Ackermannvinkel: När en bil svänger i en kurva färdas det yttre framhjulet en längre väg än det inre. Se fig 13, d.v.s. radien Ry är större än radien Ri. Detta innebär att det yttre hjulet bör ges ett mindre styrutslag än det inre. Genom att placera styrarmens kulbult på en tänkt linje, dragen från spindelkulleden till bakaxelns mittpunkt, åstadkommer man denna skillnad i styrutslag, se fig 14. Vinkeln B kallas Ackermannvinkeln.

Vid tävlingskörning kör man inte så som fig 13 visar, utan bilen driftar genom kurvorna. Detta innebär att båda framhjulen beskriver nästan exakt samma cirkelbåge. Har bilen då en positiv Ackermannvinkel kommer innerhjulen att få en onödigt stor slipvinkel, vilket innebär att en bromsande effekt uppstår.

Botemedlet är att göra om styrarmarna så att Ackermannvinkeln är 0 grader. D.v.s. de två linjerna, som i vanliga fall möts i bakaxelns mittpunkt, skall vara parallella. Härvid kommer hjulen alltid att vara parallella, vilket styrutslag man än ger, och den bromsande effekten elimineras. T.o.m. negativa Ackermannvinklar förekommer.

Nackdelen med 0 grader ackermannvinkel är att bilen blir mycket tungkörd genom kurvorna så länge man inte kör med "fullt skaft".

Total Fjädringsväg: Summan av maximal infjädring och maximal utfjädring hos resp. hjulupphängning kontrolleras bäst med fjäder och stötdämpare bortmonterade. Man bör alltid kontrollera total fjädringsväg vid val av stötdämpare. Stötdämparens totala slaglängd skall alltid vara längre än totala fjädringsvägen. Annars finns det risk att stötdämparen "slår igenom" och förstörs.

Krängning: Vid hård kurvtagning vill karossen luta utåt- lutningen motverkas av hjulupphängningens olika komponenter. Graden av krängning bestämmes av bilens hastighet, kurvradien, bilens tyngdpunkt, och en rad andra faktorer. Idealet är, som tidigare nämnts, att bilen inte kränger alls. Dock får man kompromissa här som i många andra fall.

Kursstabilitet: Vid bantävlingar ligger de tävlande ofta mycket nära varandra. Det gäller då att bilarna inte plötsligt gör kursavikelser, så att kollisioner uppstår. Dessutom bör en tävlingsbil kunna hålla det spår föraren väljer utan alltför mycket rattande, d.v.s. bilen får inte självstyra i kurvorna. Vid inbromsningar, slutligen skall bilen hålla kursen utan att hoppa åt sidorna och utan att råka ut för "rattfrossa".

Cambervinkel: Vinkeln mellan vägbanan och hjulens lodlinje. Man talar om negativ och positiv cambervinkel, se fig 15.

Castervinkel: Vinkeln mellan lodlinjen och en tänkt linje dragen från övre kulbulten till den undre kulbulten. Stor negativ caster ger tung styrning och god kursstabilitet. Liten negativ caster ger omvänt förhållande. OBS! Positiv caster går ej att ha eftersom fordonet då blir helt instabilt. Se fig 16.

Toe-in resp Toe-out: Dessa begrepp är säkert allmänt kända, men vi tar med dem för ordningens skull. Således: det är ett mått på parallelliteten mellan ett hjulpar. Mätes oftast i mm. Se fig 17.

Tyngdpunkt: Säger sig självt vad det är. Tyngdpunkten bör befinna sig så lågt som möjligt. M.a.o., sträva efter att göra bilen så låg som möjligt samt koncentrera tunga föremål så lågt och så nära bilens mitt som möjligt.

Roll-center: Den punkt kring vilken bilens bak, resp. framvagn vrider sig vid krängning. Beräknas teoretiskt och bör ej ändras. OBS! Bak och framvagn har oftast rollcenter olika högt.

Roll-centeraxel: Om bakre och främre rollcenter förenas med en tänkt linje, erhålls rollcenteraxeln. D.v.s. den axel vilken bilen vrider sig runt vid krängning.

Pivotpunkt: Den punkt där någon bärarm är infästad i karossen.

För att avsluta det hela skall vi nämna några åtgärder som kan vidtagas för att erhålla över resp. understyrning.

Överstyrning: erhålles genom följande åtgärder.

1. Högre lufttryck fram, mindre bak.

2. Bredare däck fram, smalare bak.

3. Mjukare gummiblandning fram, hårdare bak.

4. Mera neg. camber fram, mindre bak. (gäller vid framhjulsdrift).

5. Mera Toe-in fram.

6. Mera Toe-out bak. (gäller vid framhjulsdrift).

7. Mjukare fjäder fram, hårdare bak.

8. Hårdare krängningshämmare bak.

9. Sänk rollcenter bak, höj fram.

10. Sänk tyngdpunkten fram, höj bak.

11. Flytta vikt bakåt i bilen.

Det finns flera sätt men dessa är de vanligaste.

Understyrning: Erhålles genom att vidtaga motsatta åtgärder.