Däck går inte på räls: Hjulkalender-repris

De sista dagarna före julafton försöker Hjulkalendern förklara hur ABS-bromsar och antisladdsystem fungerar. Men för att kunna knyta ihop säcken behöver vår hjultomte reda ut ytterligare ett par dynamiska fenomen. Nu är det avdriftens tur.

Först publicerad bakom lucka nr.20 i Hjulkalendern 2013

Tracks and steered wheel angles Low speed cornering without sideslip angles
Hjulspår vid långsam körning i kurva utan nämnvärda sidkrafter eller avdriftsvinklar. För att inte då få motriktade sidkrafter på styrhjulen konstrueras styrgeometrin så att det kurvinre hjulet styrs mer än det yttre, som rullar i en större radie. Principen kallas Ackermannstyrning.
I julbrådskan tog jag en figur från en artikel* om bakhjulsstyrda fordon. Deras lågfartsgeometri är densamma, men de dynamiska egenskaperna är svårbemästrade med olyckor som följd.  *Strandberg, L (1983). Danger, Rear Wheel Steering. Journal of Occupational Accidents.

Däckspår på marken efter en bil som svängt i mycket låg fart kan se ut som i figuren ovan. Där har hjulen ritat fyra cirklar med samma medelpunkt. Men när det går fortare krävs sidkrafter från underlaget, som  deformerar däcken och får de rullande hjulen att ‘krypa’ i sidled. Se videon nedan.

Hjulets avdrift är alltså en förutsättning för att däcket ska få sidkrafter från vägen inåt i kurvan. Däckets slitbana spjärnar mot vägen ungefär som när centerbordet eller kölen på en segelbåt tar stöd av vattnet – för att båten ska kunna hålla kursen trots den sidoriktade luftkraften vid kryssning och halvvind.

Ju större sidkrafter som behövs till svängen desto större blir avdriftsvinkeln. Hjulet  pekar inåt i förhållande till kontaktpunktens rörelseriktning (d.v.s. tangenten till den cirkelbåge som spåret bildar enligt figurens blå pil i gårdagens Hjulkalendern 19).

Sidkraften ökar med ökande avdriftsvinkel upp till ett maximum, som för personbilsdäck på vinterväglag har uppmätts till 10 à 20 grader. Om avdriftsvinkeln ökar över dessa gradtal kan sidkraften minska så att bilen förlorar kursstabiliteten (sladdar med bakhjulen, ”överstyr”) eller styrbarheten (plogar med framhjulen, ”understyr”).
Avdriftsvinkeln ska inte förväxlas med hjulets styrvinkel, som brukar betecknas med bokstaven beta (β).

På liknande sätt ökar den bakåtriktade bromskraften olinjärt med ökande slip och den framåtriktade drivkraften med ökande spin (slirning). Det återkommer jag till senare, innan det är dags att beskriva hur låsningsfria ABS-bromsar fungerar.

_________

Klicka här för att lista alla öppnade luckor i 2013 års adventskalender på bildrullen.se.

Några av de här begreppen och fenomenen beskrev jag i Nationalencyklopedin, bland annat under uppslagsorden bromskraft, slip, spin, avdriftsvinkel, sidgrepp, sidkraft, styrbarhet, kursstabilitet.
Utdrag finns på www.ne.se, men de fullständiga artiklarna kräver abonnemang eller uppslagsverket på DVD alternativt i bokform.

Författare: Lennart Strandberg

Professor (emeritus) vid Linköpings universitet; Oberoende haveriutredare och olycksanalytiker i eget företag stop.se; Körkort A BE CE DE; Tävlingsförare i svenska bileliten och på mc i enduro; Experimentell och epidemiologisk forskning om trafikantbeteende, biomekanik och kördynamik i kritiska situationer; Professor i teknisk olycksfallsforskning vid tidigare Arbetsmedicinska institutet.

4 reaktioner till “Däck går inte på räls: Hjulkalender-repris”

  1. Pingback: Bästa hjulklappen

Dina insikter och konstruktiva förslag: