Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 25. 21 juni 1955 - Bildäckets inverkan på styrningen, av Einar Bohr
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
21 juni 1955
587
Bildäckets inverkan
på styrningen
Ingenjör Einar Bohr, Stockholm
629.113.012.55 : 629.113.014.5
Ur mekanisk synpunkt är bildäcket för kraftöverföringen
mellan hjul och vägbana något så ovanligt som en elastisk
friktionskoppling. Friktionskraften utnyttjas även för
bibehållande av en bestämd kraftriktning samt för ändring
av denna. De härmed förenade problemen har närmare
undersökts ganska sent och är ingalunda slutgiltigt lösta.
Mekaniska samband
I kontaktytan mellan bilhjulet och vägbanan verkar under
fordonets rörelse periferikrafter (driv- och bromskrafter)
och sidkrafter (sidvind, sidlutning i vägbanan samt
framför allt centrifugalkrafter). Dessa krafter verkar i regel
samtidigt. För att slirning ej skall uppstå, får den
geometriska summan av angripande krafter ej överstiga
maximala friktionskraftens vilovärde, som är produkten av
hjultryck Q och friktionskoefficient /u0■ Den del av
friktionskraften, som är tillgänglig för sidföring, beror sålunda
på samtidigt verkande drivande eller dragande krafter i
hjulets plan och bestämmer fordonets
spårhållningsför-måga i sidled och dess möjlighet att ändra riktning. I
sistnämnda fall verkar sidföringskraften som
centripetal-kraft. Om maximala friktionskraften är F och i hjulets
rullningsriktning verkande kraft K, blir sidföringskraften
S = yF2 — K . Man kan även skriva S — Q • /u5, där värdet
på sidfriktionskoefficienten /us = }/fT0 — där [th är
den del av friktionskoefficienten, som utnyttjas i
färdriktningen.
Ovanstående enkla samband gäller för oelastiska
hjulringar, för vilka förhållandena antingen motsvarar 100 °/o
väggrepp eller också 100 °/o slirning. För de elastiska
däcken blir förhållandena mera komplicerade. Genom
elasticiteten uppkommer mellan däck och vägbana en relativt
stor kontaktyta, vars längd i färdriktningen motsvarar 20
till 50° centrumvinkel, beroende på elasticitet, hjulradie
m.m. Liksom vid andra elastiska kopplingar för
kraftöverföring fordras även i detta fall en viss förspänning eller
förstyvning, innan nämnvärd kraft kan överföras. Denna
förspänning är proportionell mot den kraft, som skall
överföras, och erhålls i däckets vägkontakt genom
elastiska formförändringar i kontaktytan.
Formförändringarna ger upphov till en "skenbar slirning" som resulterar i
att för drivet hjul periferihastigheten r • <o, där r är
rullningsradie och co vinkelhastighet, blir större än
färdhastigheten v. Vid draget (bromsat) hjul inträffar det motsatta
förhållandet. Skillnaden, räknad i procent av
färdhastigheten, är ett mått för den skenbara slirningen. Den
innebär i själva verket, att en viss verklig slirning av en del
av kontaktytan nästan alltid förekommer vid
kraftöverföringen, dvs. hjulet rullar och slirar samtidigt. Endast
vid överföring av små krafter motsvaras den skenbara
slirningen av ren deformering i gummit utan slirning
relativt vägbanan. Vid ökad kraft kommer allt fler och fler
element hos kontaktytan att släppa taget och övergå till
slirning, procenten skenbar slirning ökas och vid 100 °/o
inträder ren glidning, dvs. spinn vid drivning och låsning
av hjulet vid bromsning. För den skenbara slirningen y
gäller sambandet
Fig. 1. Friktionskoefficient vid ökad driv- eller bromskraft.
Utan skenbar slirning eller elastisk formförändring i
kontaktytan mellan däck och vägbana kan ingen driv- eller
bromskraft överföras. Maximal kraft har experimentellt
påvisats kunna överföras vid 20—30 °/o skenbar slirning,
då man har maximalt vilofriktionsvärde (fig. 1).
För att däcket skall kunna uppta sidverkande krafter, i
första hand centripetalkraft vid kurvkörning, måste även
en förstyvande formförändring i den elastiska kontaktytan
— en viss förspänning — uppkomma och detta i högre
grad, ju större den sidverkande kraften är2,3. Även i detta
fall uppnås till slut och överskrids gränsen för
vilofriktio-nen, så att hjulet sladdar åt sidan, eller vid kurvkörning i
kurvans tangentriktning. Den för upptagning av sidkraften
erforderliga förstyvningen uppstår genom att hjulet rullar
mer eller mindre snett mot sitt eget plan (fig. 2).
Härigenom uppkommer mellan hjulets plan och färd- eller
rullningsriktningen en krypvinkel oc ("Schwimmwinkel",
"slip-angle").
Med uppkomsten av krypvinkel är en deformering av den
elastiska kontaktytan förenad, så att däckets centrumlinjes
sidförskjutning växer ungefär kontinuerligt från
kontaktytans främre till dess bakre del, där spänningen sålunda
är störst. Antar man, att hjulet vridits snett mot
färdriktningen, tjänstgör sidföringskraften ("cornering force")
som centripetalkraft, och den kan antas koncentrerad till
en punkt bakom hjulcentrums vertikallinjes skärning med
vägen. Härigenom får kraften en hävarm och
återställs-momentet ("self-aligment-torque") strävar att minska
krypvinkeln. Sidföringskraften kan ej överstiga tillgängligt
sidfriktionsmotstånd och är alltid lika stor som och riktad
mot sidkraften.
Då ett belastat däck rullar, åtgår för dess oupphörliga
7 =
Plustecknet gäller för drivande hjul och minustecknet för
bromsat.
Fig. 2. Krafter vid kurvkörning
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
