Før hadde bilen separat karosseri, en enhet (overstell) skrudd fast på en stigeformet stålramme. Slik er det jo ikke lenger, hele bilen er en platekonstruksjon. Stivhet i x, y og z er tingen.
Bildet øverst: En eldre Landcruiser – med solid ramme … (foto F. J. Company)
Av Stein Bekkevold
Et moderne plattformchassis (chassis: fransk for eske, etui …) er et viktig høystyrkeområde i en bil. Det skiller seg fra andre typer chassis eller rammer ved at det er laget av sammensatte stålplater med nøye konstruerte innpressinger, pluss profilformede avstivere – alt dette avløste stigerammen og det påskrudde overstellet. Et stort poeng var å gjøre bilen mer vristiv – og lettere.
På bildet ser du hvordan en moderne Volvo er formet, pressede plater erstatter stigechassis – og søyler gir økt vristivhet, mens platebjelker foran, bak og på sidene øker kollisjonssikkerheten. Her er vristivheten målt til 25000 N/grad. (Foto: Volvo Personvagnar)
På bildet av den blå bilen ser du mye av det samme fra siden. (Foto: Volvo Personvagnar)
Stigeramme
Plattformchassiset er en videreføring av stigechassis- eller korsformede profil/bjelke-konstruksjoner fra 1930-tallet – de var en arv fra hestevognene.
Da bilene i økende grad ble bygget av stålplater med innpressinger, tok teknikken over jobben fra stigerammene. Bilbunnen pluss sider og tak med front og hekk ble mer og mer til forholdsvis «selvbærende» monocoque skall. Bakgrunnen var ikke minst at moderne (data) beregninger av krefters (lasters) strømning gjennom platefelt var finpusset i flyindustrien; der er mye av dagens stivhetsgeometri basert på den eldgamle matematikken til L. Euler* (1707-1783) – rundt 200 år+ gammel …
Som semi-monocoque enheter (delskall) er også dagens bil en typisk karosseri/ramme-konstruksjon snarere enn en rendyrket monocoque eller unibody – der karosseri og chassis er fullt integrert i én komponent – et slags eggeskall – med store åpninger. Og karosseri- og plattform/chassis kan også i dag være to enheter skrudd sammen, og kan derfor være separerbare – om ønsket.
Dette bildet fra Toyota viser stigerammen i en tradisjonell 4WD, som pickuper og større. (Foto: Toyota)
Vri-stivhet
Det er krevende å få full vristivhet med en enkel plateplattform, så denne støttes vertikalt med pressede profiler (søyler) og gir sammen med takets avstivere et 3D bur. Løsningen kan være en «perimeterramme» som Volvo kaller det, eller ha en sentral rørkonstruksjon, en robust ryggrad.
Bøy- og vri-stivhet langsetter (tenk at du vrir et rør) er enda mer sikkerhetskritisk – i kollisjoner – enn på tvers, derfor bygges denne med platebjelker og -vanger fra front til hekk.Profiler og vanger dimensjoneres for gradvis inntrykking, kalkulert støtopptak. Dette gjøres med endret tverrsnitt og andre materialer, i stålbiler er det nå ikke uvanlig med ståltypen austenitt i front – og martensitt bakover mot motorrommets vegg.
Profil-innpressing i bunnplaten gjøres i hovedsak for å få støydemping (mot vibrasjoner), de er ofte for små og for grunne til å gi vesentlig stivhetsbidrag. Fester for hjuloppheng og drivlinje lages ofte med underrammer. Disse er gjerne separate enheter som er skrudd fast til skallet, «chassiset».
Lancia
Plattformchassis er siden 1930-tallet brukt for både bakhjuls- (Citroën og Lancia, Bobla og andre) og forhjulsdrift. Mange av disse hadde motoren i den drivende enden, med påhengt girkasse uten mellomaksel – Hotchkiss var først – andre holdt lenge fast ved frontmotor, kardangaksel og bakhjulsdrift, et viktig poeng var vektfordelingen.
Slik ser en moderne elbils «chassis» ut, noen ganger (ikke her) gir en batterikasse i full bredde stivhet i alle tre akser (x, y og z), opplegget støttes av innpressinger i karosseriets gulv og av søyler mot tak. (Foto: Volvo Personvagnar)
Norm
Å feste hjulopphenget til en plateplattform og ikke til en sterk og stiv ramme, førte til uavhengig fjæring og bruk av torsjonsstenger eller andre typer støttearmer og stag. Det ble dessuten mer krevende å lage stive festepunkter for (halvelliptiske) bladfjærer i et platechassis – de krever stor opphengsavstand foran og bak akselsenter. En utfordring kan plateløsningen også være for nær vertikale skrufjær- eller demperoppheng – disse trenger solide festesoner vertikalt, over plattformen. I stedet brukes noen ganger torsjonsstenger.Enten disse er tverr- eller langsgående, ligger de i plattformens plan og kan lett bygges inn.Andre vribaserte system, som torsjonsbjelke-bakhjulsoppheng, kan også brukes. Ellers er jo MacPherson foran og (lave) flerstagsoppheng (i aksene x, y og z) bak nærmest normen i dag.
*Euler var litt av en figur: Leonhard Euler (1707–1783) var sveitsisk polyhistor og aktiv som matematiker, fysiker, astronom, logiker, geograf og ingeniør. Han grunnla grafteori og topologi, og gjorde viktige oppdagelser i matematikken, som analytisk tallteori, kompleks analyse og integralkalkyle. Han introduserte matematisk funksjon (x = y2) og er kjent for arbeid innen mekanikk, fluiddynamikk, optikk, astronomi og musikkteori. Dette geniet bidro sterkt til anvendt matematikk og ingeniørfag, og studiene av bøying av bjelker og kritiske belastninger i søyler og platefelt (knekking) har påvirket ingeniørfagene i 200 år. Knekking kalles fortsatt Euler-kollaps …
I fysikken omformulerte han Isaac Newtons bevegelseslover til nye – i sitt tobindsverk Mechanica – for bedre å forklare bevegelsen til stive legemer. Han bidro også til studiet av elastiske deformasjoner av faste objekter, og formulerte partielle differensialligninger for bevegelsen til ikke-viskøse væsker, og la det matematiske grunnlaget for potensialteori. Euler regnes som den mest produktive i matematikkens og vitenskapens historie, og var den største matematikeren på 1700-tallet. Hans 866 publikasjoner og korrespondanse er samlet i Opera Omnia Leonhard Euler.
