Styra med antisladd? Hjulkalendern 23

Med antisladdsystemen har bilindustrin hjälpt oss undvika livsfarliga sladdolyckor. Men alla vet inte hur de fungerar. En sladdolycka, som jag nyligen yttrade mig om, inträffade genom att föraren gasade i panik utan att styra dit bilen skulle.

Antisladdsystemen hjälper föraren att komma dit styrhjulen pekar. Om bilen börjar svänga på annat sätt än föraren beordrar med ratten, så ingriper systemet genom att bromsa enstaka hjul tills ordningen är återställd.

Det här kan ske så snabbt att den begynnande sladden aldrig hinner utvecklas till någon märkbar girrörelse hos bilen. Däremot kan slamret från bromssystemet och blinkande varningslampor tala om att man kör nära gränsen för vad däcken och naturlagarna medger.

Videon nedan visar hur antisladdsystemet arbetar. När bakvagnen sladdar och bilen girar ur kurs bromsas enbart ett framhjul. Där finns också en situation när föraren vill minska stabiliteten för att få bilen att ta styrning och gira till en ny kurs. Då bromsas ena bakhjulet.

Men videon förklarar inte varför antisladdsystemet häver bakvagnssladden (överstyrningen) med framhjulets bromsar medan framhjulsplogningen (understyrningen) avbryts med bakhjulsbromsning.

Den som har roat sig med handbromsvändning är nog med på noterna rent praktiskt och vill kanske inte veta mer om den bakomliggande teorin. Men har du köpt resonemanget om friktionscirkeln i Hjulkalendern 19, så är det bara att utöka analysen från den nedre figuren i Hjulkalendern 21 och lägga till individuell bromsning med ABS enligt Hjulkalendern 22.

Läs mer

ABS bromsar olika hjul lagom: Hjulkalendern 22

Med bilens enda bromspedal krävs automatiska reglersystem för att föraren ska kunna nödbromsa effektivt, när väggrepp och belastning är olika för de fyra hjulen. Låsningsfria ABS-bromsar motverkar också bakvagnssladd och framhjulsplogning. 

Sladdande och 'plogande' bil efter bromsning

Om bakhjulen bromsas för hårt jämfört med framhjulen sladdar bilen och girar av sig själv. Omslagsbild till min rapport anno 1996: ”Olycksrisker och bromskraftfördelning i personbilar” (VTI Meddelande 768).

Med låsningsfria ABS-bromsar i moderna bilar kan nödbromsning bli både effektivare och säkrare.
Men okunskap eller reflexmässiga reaktioner från många års körning med äldre fordon gör att många förare släpper bromspedalen, när ABS-ventilerna slamrar.
Så gjorde jag några gånger efter övergången till ABS i början av 1990-talet. Om du också tillhör den skaran, kanske den här hjulklappen kan väcka intresse för att träna bort de gamla reflexerna och kolla om det finns ABS i bilen du ska köra iväg med.

Läs mer

Bil sladdar som bakvänd kastpil. Hjulkalendern 21

Kastpilars rörelse får här illustrera varför bilar kan bli instabila, om framhjulens däck har bättre sidgrepp än bakhjulens. Resonemanget bygger på fenomen och begrepp som introducerades i Hjulkalendern 18, 19 och 20.

Krafter från omgivande medium (luft eller vatten) på en farkost.

En farkost med tyngdpunkten i T rör sig här i ett omgivande medium – luft eller vatten. Illustrationen gjordes för Nationalencyklopedin – då utan tanke på att farkosten sedan skulle associeras med en kastpil. :-) Alla sidkrafter (s) ger ett summerat vridmoment omkring T motsvarande en enda kraftresultant F med angreppspunkt i tryckcentrum (P).
Eftersom P ligger bakom T är farkosten stabil och återgår till rak kurs av sig själv – oberoende av färdhastigheten (v).

Läs mer

Däck går inte som på räls: Hjulkalendern 20

De sista dagarna före julafton ska Hjulkalendern försöka 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.

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.

Läs mer

Svänga eller bromsa? Hjulkalendern 19

Kan krafterna från vägen på ett rullande hjul få bilen att både svänga och bromsa? Ja, det kan nog alla förare erinra sig. Men om allt väggrepp utnyttjas för fartökning eller för bromsning i en nödsituation – då finns inget sidgrepp kvar för att svänga.

Hur stor sidkraften kan bli på ett rullande hjul avgörs av storleken på den längsriktade driv- eller bromskraften. Förenklat brukar man beskriva sambandet med hjälp av den så kallade friktionscirkeln, som här också kan benämnas väggreppscirkeln.

Tangentiella krafter från underlaget på ett rullande hjul.

Den största sidkraft (S) som ett rullande hjul kan få från vägbanan begränsas av friktionscirkeln och minskar om bromskraften (B) ökar. Sidkraften ökar med ökande avdriftsvinkel upp till ett maximum. Mer om det kommer senare i Hjulkalendern.

Läs mer

Glömma centrifugalkraften? Hjulkalendern 18

Varför ändrar en bil fart och rörelseriktning? Det ska Bildrullens hjultomte försöka illustrera de sista sex dagarna före julafton. För att det ska fungera utan missförstånd, skrotar vi först begreppen centrifugalkraft och levande kraft.

Presentationsbild ur Körkortsboken från www.str.se

Föreläsningsunderlag för kursen Farkostteknik vid Linköpings universitet. Framtaget efter initiativ och på uppdrag av Sveriges Trafikskolors Riksförbund, www.str.se

Lärarna i Sveriges Trafikskolors Riksförbund, STR, hade fått sin auktoritet ifrågasatt av fysikutbildade studenter, när man gick igenom Körkortsbokens kapitel om bilens köregenskaper. Där likställdes centrifugalkraften med sidkraften som ”orsakar sladd när väggreppet inte räcker till” (från vänstra sidan av bilden ovan).

Inom fysiken och den Newtonska mekaniken resonerar vi tvärtom. Sidkrafterna på däcken från vägen krävs för att få bilen att svänga (se högra sidan av bilden ovan). På samma sätt kan det gamla och oegentliga begreppet ”levande kraft” förvirra, eftersom det ofta avser rörelseenergi – som kräver en motriktad bromskraft för att minska.

STR och deras läroboksförfattare anlitade mig därför för att reda ut begreppen och stötta trafiklärarna med läromedel som återgav dem berättigad auktoritet även bland fysikutbildade körkortsaspiranter. Med hjälp av en diagnostisk test från kollegan Jonte Bernhard vid Linköpings universitet grundlades den nödvändiga förändringen i tankemodellerna hos seminariedeltagarna i Landskrona (STR:s kansli finns där).
Ett exempel på resultat finns i textförändringen på sid 122 i Körkortsboken från 2002 till 2003 års upplaga enligt bilden ovan.

Läs mer

Vinterdäcks sämre våtgrepp: Hjulkalendern 16 +EU-video

Myndigheters och massmedias utomvetenskapliga argument om olycks- och hälsorisker har pressat många bilister att välja vinterdäck utan dubbar. För att greppa bra på is måste gummit vara mjukt. Men det ger sämre våtgrepp. 

Läs mer