Før så vi i bilannonser at den og den supermodellen nå kom med uavhengig hjuloppheng – og folk ble helt fra seg. Men: Er uavhengig best? I forhold til hva? Og må det være så mye dyrere?
Bildet øverst: I 1969 fløy Graham Hill lavt over asfalten på Nürburgring – noen mil sør for Bonn – i sin Lotus 49; sjekk det uavhengige opphenget, her er det full kontroll! (Foto: Lotus)
Av Stein Bekkevold
Hva er uavhengig hjuloppheng? Uavhengig av hva? For å forstå hjuloppheng må vi se på kjøringens dynamikk: Ingen vei er flat. Og ingen er uten svinger ….
Bilen har fire hjul der de foran må svinge mykt og fint, mens resten følger på. Dette var et gjennombrudd for styring type (vognmaker) Ackermann – den gjorde at forhjulene kunne trille uhindret av at det ytre måtte rulle lengre enn det indre. På eldre vogner satt hjulene på en midthengt, felles aksel og det indre hjulet skrubbet og skrek seg gjennom kurvene.
I oksekjerre i fem km/t gikk det ok, men en nymotens hestevogn i 30-40 km/t krevde andre løsninger. Inn på scenen kom herr Ackermann. Og noen andre. Han var ikke oppfinneren, men oppfinnerens agent – i England …
Ford Sierra hadde progressive skrufjærer, de er mykere og mer komfortable. (Foto: Ford)
Tok æren
Som så ofte i teknikkens verden, var nye ideer basert på eldre – kalt utvikling. Så også styringen: Da gamle E. Darwins vogn veltet på grunn av hjulskrubbing, og han brakk et bein, oppfant han – som verdens første – uavhengige forhjul. Det skjedde i 1758.
Seksti år senere laget vognmaker G. Lankensperger i München samme løsning. Den fikk patent i England – av alle steder – ved hans mann der, R. Ackermann. Som var smart og tok ære og berømmelse, mens oppfinnerne ble glemt. Sånn er verden.
Traction Avant
Uavhengig rulling av forhjul i sving var altså den første metoden der noe på en vogn rørte seg uavhengig. Med uavhengig oppheng mener vi i dag at alle hjul også kan bevege seg fritt opp og ned. Er de ikke slik opphengt, sitter de på en fast aksel, og det ene hjulet må stort sett bevege seg som det andre, selv om lasten på hjulene er ulik.
Tap av veigrep i sving på vaskebrett var et problem mange av oss husker. Og vi hadde fått toe-in, camber, caster, sleperadius og kingboltvinkling. Disse måtte ikke forstyrres av dårlig oppheng. Da ble god kontroll enda viktigere, og så ble alt ytterligere komplisert av at alle skulle ha forhjulsdrift, noe André Citroën var forkjemper for med sin Traction Avant.
Slik ser greve de Dions elegante løsning ut, tverrkoblingen i Ford Bronco. Det gir god kontroll over bakhjulene. Røret har stor diameter – stivheten øker med diameteren (i tredje potens). Noen løsninger hadde massivt stag, et rør er lettere og MYE stivere per kilo. (Foto: Ford)
Stivt foran, stivt bak
Først hadde bilene fast aksel både foran og bak, akkurat som kjerrene de tok over etter. Etter hvert kom jo opphenget til Lankensperger og Ackermann, men bak var alt fortsatt stivt. Og det var hel-stivt med bladfjærer og stiv aksel – fjærene kunne i luksusversjon ha støtdempende friksjonsplater mellom bladene, og gummidempere (snubbers) for å dempe gyngingen.
Så lenge vi kjørte T-Ford i 30 km/t var dette OK, høyere fart var ikke daglig kost. Veiene var for dårlige.
Så begynte ungdommen med bilsport, for fart er gøy. Og stor fart er enda gøyere. Da racing kom i 1920-årene så folk at bilene fort ble livsfarlige. Og de ble lynfort farlige på et skremmende nivå, så noen satte seg ned og fant ut hvorfor:
De hadde for dårlige bremser og svært dårlig stabilitet. Nå var bransjen blitt interessant også for maskiningeniører i stort antall, og der var det flere luringer. Smarte saker kom, og stiv bakaksel kunne holdes stramt på plass med diverse stag, hvorav amatøringeniør greve de Dions var blant de lureste. Der styres hjulene fast og godt.
Hold sporvidden!
Et sentralt poeng med dette – utover å hindre sidestepping – var å holde sporvidden. Derfor har løpsbiler ofte trekantformede tverrstag ved hvert hjul, et oppe og et nede (triangeltverrlenker), så hjulene går rett opp og ned. Mer eller mindre.
På forhjulsdrevne biler er dette en kronglete og plasskrevende løsning, så der er patent MacPherson nå nærmest enerådende. Dette er fjærbein – en robust skrufjær rundt en like robust støtdemper – med solid innfestning oppe og nede; noen kaller dette coilover. De er blitt så bra at de brukes nesten over alt, selv på de som før hadde tverrlenker og det hele – a la Honda.
Tidlige løsninger var plaget av friksjon og slitasje i demperen – stemplet la sideveis trykk mot sylinderveggen – en lastvektor. Men med bedre geometri, smartere dimensjonering og nye materialer løste de dette.
Andre oppheng kan ha kompliserte multistag, der hjulnav med skive-brems holdes fast med en rekke stag som stabiliserer i x, y og z. Systemet blir dyrt, og krever god innjustering. Også etter en tids bruk.
Dessuten: Du får enda bedre fjæring om skrufjærene er progressive. Der er stigningen ulik over lengden, slik at den er myk først i fjæringsveien og stivere etter hvert. Ford Sierra o.a. kom tidlig med slike.
Skrufjærer er oftest av herdet manganstål: En maskin (auto-coiler) mates med glødet fjærtråd. Tråden, ca ti millimeter i diameter – styres inn på og roteres rundt en metallstang med diameter lik fjæras innvendige. Hastigheten tråden mates inn med bestemmer avstanden mellom viklingene – stigningen; slik lages ofte de progressive. Den ferdige fjæra kjøles i olje og etterherdes.
Fjærutvalget inkluderer ofte progressive skrufjærer – med variert stigning – skrufjærer er ikke spiralformet, men sylindriske. . (Foto: Moog)
Dynamik
De dynamiske utfordringene får vi fordi veien har asymmetriske ujevnheter. Kreftene påvirker bilen i alle akser, på langs (z), på tvers (x) og i høyden (y). Og direkte påkjenninger fra ujevnheter og sidekrefter i sving forsterkes av bilens egne svingemasser (vekt ganger akselerasjon) i drivverk og hjuloppheng, og av responsen i det som holder bilen på veien – dekk, dempere og fjærer.
Bilens massesenterhøyde over veibanen er også viktig. Dynamikken er komplisert, og skal du ha en bil som takler alt dette godt må du ut med mer enn hva den vanlige familiebilen koster. Oftest har de godt veigrep, om ikke alt ødelegges av billige dekk som selger påsto var topp …
