Bilaga

Framhjulsdrivna bilars egenskaper

                 Civilingenjör Gunnar Ljungström, Trollhättan

Bilen är ett mångsidigt redskap, som användes under de mest skiftande förhållanden. Den körs i tjänsten eller för trevnad, i hemlandet eller utlandet, i dagsljus eller mörker, vindstilla eller storm, sommar som vinter, på fast körbana eller i tungt väglag, på horisontell väg och i backar, på Öppen väg och i trånga passager, med endast föraren i bilen eller med tung och ibland övertung last. Under alla dessa och flera andra förhållanden kräver man säkerhet, god ekonomi samt komfort och trevnad.

Säkerheten innebär främst säkerhet mot olyckor, i hög eller låg fart, vid kurvtagning och bromsning samt mot skador vid kollisioner.

Men den skall också avse frihet från driftavbrott på grund av mekaniska fel samt olika klimatiska förhållanden, is och snö, regn, kyla och värme. I säkerhetskraven kan även inrymmas fordringar på sittkomfort samt på god ventilation och  temperaturkontroll.

Ekonomin inrymmer, utom ett lågt inköpspris, också låga underhållskostnader, liten bränsleförbrukning, hög körhastighet och därmed förenad tidsekonomi, låg vikt samt små yttre dimensioner, dvs. billigare garagering.

Ur komfort och trevnadssynvinkel skall bilen erbjuda god sittkomfort och behagliga rörelser (god fjädring) samt vidare goda utrymmen, god sikt, god ventilation och god temperaturkontroll.

Valet av fram eller bakhjulsdrivning inverkar på sittkomfort, bilens rörelser (låg tyngdpunkt), säkerhet vid hög fart genom väggrepp och styregenskaper och vid låg fart genom manöverbarhet i trånga passager, säkerhet vid bromsning, framkomlighet och säkerhet vid körning vintertid, uppträdande i sidvind vid körning i storm samt baktunghet och styregenskaper vid körning med olika tung och olika fördelad last.


  Fig. 1. Efter flera årtiondens utveckling har
   passagerarna slutligen fått de bästa platserna
   i bilen.



Fig. 2. Placering ao motor och transmission; t.v. konventionell bakhjulsdrivning och svansmotor, t.h. olika arrangemang för framhjulsdrivning.

Sittkomfort
Sittkomforten antar vi främjas av att alla åkande sitter med ansiktet vänt framåt. Invändigt stor volym är
önskvärd för fuktkontroll,
 trevnad och säkerhet vid olyckor. Utvecklingen har gått mot att man för passagerarna utnyttjar bästa platserna
 ur komfortsynpunkt,
 nämligen mellan fram- och bakhjulen och att man förskjuter Övriga organ till de för passagerarna mindre
tilltalande områdena i närheten
av fram- och bakaxlar, fig. 1. De mekaniska anordningarna, framför allt motor och transmission, placeras
nu i bilens fram- eller bakände.

Generellt kan sägas, att ett modernt arrangemang fordrar, att motorn är placerad framför framaxeln eller bakom bakaxeln, fig. 2. Denna viktfördelning ger ett stort tröghetsmoment kring tväraxeln, vilket ger lugna rörelser.

Bilens rörelser

När hjulet på en sida på en bakhjulsdriven bil med en konventionell bakaxel höjes över en ojämnhet i vägen, förskjutes karossens bakdel i sidled åt motsatt sida. Ju högre krängningscentrum ligger, desto större blir denna förskjutning. Den kan studera s för olika bakaxelarrangemang, fig. 3. En väsentlig nackdel hos en konventionell bakaxel ä r den stora ofjädrade vikten (differentialen och bladfjädrarna) . Vid en pendelaxel, som är vanlig på svansmotorbilar tvingas hjulen göra stora sidorörelser vid passerandet av vägojämnheter.

För god åkkomfort fordras att hjulen rör sig så noga som möjligt i rörelseplan parallella med bilens mittplan, alltså utan sidorörelser. Detta åstadkommes endast av system med individuell fjädring, fig. 3 överst och nederst. Krängningscentrum ligger då vid markytan. Fjädringen för framhjulen är i så gott som alla nu marknadsfördabilar utförd i princip p å de t ta sätt.

Enligt modern uppfattning bör krängningscentrum bak vara beläget på måttlig höjd, medan krängningscentrum fram bör ligga vid eller nära marken. Krängningsaxeln får då ett läge enligt fig. 4 näst nedersta raden, varvid tyngdpunkten kommer ett stycke ovanför krängningsaxeln.

Har man ej en transmissionsaxel från bilens ena ände till den andra är det lättare att placera de åkande lågt, samtidigt som alla tyngre, i bilen ingående, delar också kan placeras lågt. Man får sålunda med både framljulsdrivning och svansmotoranordning en låg tyngdpunkt. Enlitg tyngdpunkt medger ett relativt lågt krängningsaxelläge, med åtföljande små sidrörelser och sålunda god åkkomfort.

Det bästa läget för bagage är mellan bakhjulen, där man ej behöver ta hänsyn till någon styrmekanism och där höjden kan väljas större än fram med hän syn till sikt och till aerodynamiska faktorer. I detta hänseende ger framhjulsdrivning bästa åkkomfort med bästa utrymmesekonomi.

Säkerhet vid hög fart

Olyckor kan inträffa vid alla körhastigheter. De största trafikriskerna uppstår emellertid vid körning med relativt hög hastighet, varmed menas storleksordningen över 30- 40 km/h. Den viktigaste egenskapen är här kursstabiliteten.

Med kursstabilitet menas, att förekommande oundvikliga störningar ej skall resultera i att svängkrafter uppkommer, som växer med ökade avvikelser från den raka kursen. Ett andra krav för kursstabilitet är, att en störning ej skall förorsaka sådana periodiska krafter, att ett svängningsförlopp kan tendera att uppstå under medverkan av den mänskliga faktorn ( förarens åtgärder, passagerarnas ofrivilliga rörelser i bilen). En dämpning fordras.

Kursstabiliteten sammanhänger bl.a. med hjulens egenskaper. De ganska tjocka lågtrycksringar, som numera används, har en rad förnämliga egenskaper och torde vara en teknisk grund för bilismens enorma omfattning. I detta sammanhang inskränker vi oss till vissa för diskussionen fram- eller bakhjulsdrivning väsentliga faktorer.

När ett bilhjul rulla r mot marken, har det - kontakt icke på en punkt utan på en yta av avsevärd storlek (Tekn. T. 1955 s. 587; 1959 s. 437). Kontaktytans längd är kanske 20 cm och dess bredd omkring 10 cm. Alla bilförare vet det är svårt att på en stillastående bil vrida hjulet kring en vertikallinje genom anliggningsytans mittpunkt. I detta avseende kan hjulet schematiskt jämföras med ett brett kugghjul, vars kuggar gräver sig ner i asfalten eller i mjuk mark. När ett sådant hjul rullar framåt, har det ingen tendens att än dra sin orientering i planet och sålunda ej heller sin rullningsriktning. Det åstadkommer själv sin kuggbana genom intryckning i vägbanan.

Låt oss nu placera ett par sådana hjul i framändan på en bil, vars bakhjul på konventionellt sätt ej är styrbara. Låt oss anta, att framhjulen har ett styrutslag av ca 15* och att ingen håller i ratten och vidare att styrningen ej är självhämmande.

                            

                                   Fig. 6. Elastisk deformation av bilhjul vid sido- krypning. De små pilarna
                                              anger schematiskt sidlas-ten från varje gumminabb.

När nu bilen rullar framåt kommer framhjulen genom väggreppet att röra sig rätlinjigt, men bakhjulen kommer efter en kort sträcka att närma sig och ansluta sig till framhjulens spår, fig. 5. Ratten har gått tillbaka till normalläge och stannar där.

Om vi i stället hade rullat bilen åt andra hållet så skulle efter en kort sträcka de styrbara hjulen ha ställt sig nästan på tvären i förhållande till bilen och manöverförmågan skulle ha gått helt förlorad. Detta är orsaken till att framhjulen måste väljas som styrhjul.

Vid körning på horisontal väg i kurva fordras sidokrafter på både fram- och bakhjulen för att bilen skall kunna avvika ifrån den rätlinjiga rörelsen och även för att hålla den kvar i kurvan. Sidokraftens resultant går genom tyngdpunkten. Den drar hela tiden bilen mot kurvbanans centrum. Bilringar kan ge en sido- kraft först om de beskriver en rörelse i sidled i förhållande till hjulens huvudplan. Ringen måste ”krypa” i sidled.

                         
                                      Fig. 7. Sidkraft som funktion av hjulbelastningen för olika krypvinklar för
                                                ett 6 • 00 — 16 X A lagers däck på fälg 4-00 E, lufttryck 2,0 kp.


Nar ett bildäck glider i sidled deformeras nabbarna på däcket, fig. 6. Vi kallar denna sidrörelse ”krypning”. Detta ger även vid stora kurvradier bl.a. återgångskrafter i ratten, vilka hjälper föraren att hålla kursen rakt fram, att återföra ratten till neutralläget efter kurvtagning samt all känna väglaget (återgångskrafterna upphör på is).

Dessa krafter i ratten åberopas ofta som tecken på understyrning. Denna uppfattning kan kanske psykologiskt accepteras, eftersom krafterna påverkar föraren att räta ut kurvor och att hålla rak kurs. Emellertid är definitionen på understyrning en annan, som skall behandlas senare. Avsevärda vridkrafter kan uppstå, men dessa upphör om sidkrypningen blir så stor, att även de gumminabbar, som ligger framför kontaktytans mittpunkt, böjs åt sidan lika mycket som de bakersta nabbarna. Detta förhållande uppträder vid förlust av väggreppet — slirning.

En ökad sidkrypning ger en i stort sett proportionellt ökad sidlast. Vid stora vinklar inträder som sagt så småningom slirning. Sidkrafterna växer också mindre vid stora vinklar (10°) än vid små (2°).

Sidkraftens beroende av belastningen kan studeras först på ett normalt belastat hjul, fig. 7. Diagrammet är uppgjort för ett däck, som vid visst lufttryck normalt skall belastas med ca 450 kp. Vi ser, att en större vertikal last kommer att för en viss sidkrypning ge ingen eller blott en litet större resulterande sidlast. Vid exempelvis 5® krypvinkel erhålles en sidlast av 210 kp. Om vi ökar vertikallasten med t.ex. 20 % ökas sidlasten inte alls. Om vi minskar vertikallasten med 20 % minskas sidlasten blott med några få procent.

För en bil som med 72 km/h (20 m/s) kör i en högerkurva med en radie av 100 m verkar en sidkraft på hjulen från vägen, som kan beräknas ur den vanliga formeln för centrifugal- kraften och som blir 735 kp om bilen väger 1 800 kg.

Om bilens tyngdpunkt ligger mitt emellan fram- och bakaxeln, kommer lika stor kraft på fram- och bakhjulen. Om tyngdpunkten ligger på t.ex. 40 % av axelavståndet från framaxeln räknat, kommer 60 % av sidkraften, dvs. 436 kp eller 218 kp per hjul att härröra från framhjulen och blott 40 °/c från bakhjulen. Av fig. 7 ser vi, att krypningen för framhjulen, som ju är 50 9c hårdare belastade än bakhjulen, blir 5,4° mot bakhjulens 3,3°. Ratten skall alltså ge framhjulen ett styrutslag åt höger av 5,4—3,3 = = 2,1 utöver de 1,5°, som behövs för samma kurva vid lägsta fart. Om farten ökas, ökas även sidkrafterna. Både fram- och bakhjulens krypvinklar ökar, men framhjulens mest, vilket leder till en uträtning av den kurva, som bilen följer, om ratten hålles stilla.

En bil med dessa egenskaper är understyrd. Måttet på understyrningsgraden kan för detta fall sägas vara just 2,1°, fig. 8 upptill till höger.

Om tyngdpunkten ligger på ett avstånd av t.ex. 40 % från bakaxeln räknat, blir bilen
_______________________________________________________________________________________

överstyrd. Ratten skall då ge hjulen ett utslag, som är 2,1" mindre än de 1,5 som behövs för samma kurva vid lägsta fart! Man måste alltså faktiskt vrida ratten åt fel håll (åt vänster) efter ingången i kurvan, fig. 8 upptill till vänster.

De slutsatser, som dragits med ledning av diagrammet, gäller för ett förenklat, hypotetiskt fall, nämligen för en viss däckdimension, använt på alla fyra hjulen, en horisontell, slät väg, en bil med tyngdpunkten liggande vid markytan, alla hjulen vertikalt orienterade, samt samma lufttryck i alla hjulen.

I verkligheten kan ju bilens tyngdpunkt ej ligga vid marken, man kan ordna hjulupphängningen på en mängd olika sätt, använda olika däckdimensioner fram och bak, olika lufttryck etc. Kvar står emellertid att däckegenskaperna och viktfördelningen på de fyra hjulen är de grundläggande faktorerna för väghållningsegenskaperna.

Vi kan fortsätta resonemanget under de givna förenklande förutsättningarna. Vi antar nu, att den baktunga, överstyrda bilen passerar en ojämnhet, så att bakhjulen ett ögonblick förlorar kontakten med vägbanan, fig. 8, mitten till vänster. Bakdelen kommer då att röra sig mera rätlinjigt en kort sträcka nästan i tangentens riktning. När hjulen åter får kontakt med vägbanan har bilen intagit ett läge, som ger samtliga hjul en t.ex. 2,6' större momentan krypvinkel än tidigare, dvs. fram 5,9', bak 8'. Vi finner av fig. 7, att den större krypvinkeln ger en procentuellt mindre ökning (40 % av sidlasten för de hårdare belastade bakhjulen än för framhjulen (50 %). Bilens genom störningen inledda ökade rotationshastighet kommer på grund härav att underhållas till dess den roterat så långt, att bakhjulen ej längre kryper utan slirar i sidled. Detta förlopp är ju väl känt. Vanligtvis kan föraren genom en hastig rattrörelse hindra att förloppet går så långt som till en okontrollerad stoppsladd.

Den framtunga, understyrda bilen kommer efter en liknande störning för bakhjulen att få krypvinklarna momentant ändrade till fram 8' och bak 5,9', vilket ger 40 % ökning av sidlasten fram och 50 % bak. Resultatet blir minskad rotationshastighet och snabbt återtagen ursprunglig kurvradie, fig. 8 i mitten till höger.

Om störningen träffar framhjulen, kommer efter störningen samtliga hjul att ha en mindre krypvinkel än före störningen. Bakhjulen kanske har krypvinkeln 0', framhjulen har då vinkeln lika med styrutslaget, som ju var 3,6" åt höger för den understyrda bilen, men 0,0' åt vänster för den överstyrda bilen; fig.8 nedtill. Den senare kan plötsligt börja svänga åt vänster om framhjulen förlorar väggreppet på några meter vägsträcka. Den understyrda bilen däremot återtar sin ursprungliga svängradie.

Tyngdpunktens höjd över marken ger vid kurvtagning större last på de yttre hjulen och mindre på de inre. Hjulparet får sålunda, som

            
                                         Fig. 8. Inverkan av styregenskaperna på en bils uppträdande vid 72 km/h i kurva
                                                    med 100 m radie; tv. överstyrd bil, t.h. understyrd bil.


vi ser av fig. 7, en minskad sidlastförmåga. En försämring av sidlastförmågan uppträder på både fram- och bakhjulen på grund av den olika viktfördelningen i sidled. Inverkan blir olika för fram- och bakhjulen endast om en skillnad i hjulbelastningens förskjutning fram och bak finnes. Detta förhållande kan utnyttjas för åstadkommande av understyrning t.ex. med användande av krängningshämmare mellan framhjulen och olika höjd för krängningscentrum för fram- resp. bakaxeln. Slutsatsen av detta resonemang blir att kursstabiliteten fordrar understyrning och att denna är lättare att erhålla på en framtung bil. Understyrning kan även erhållas på en ej framtung bil. Man kan t.ex. förse en baktung bil med större däck bak eller eventuellt endast med bredare fälgar. Man kan också åstadkomma understyrning genom en rad andra konstruktiva åtgärder, t.ex. olika karaktär på fjädringen fram och bak, olika hjulupphängnings-

                           
                                     Fig.9. Överstyrning kan orsakas av krängning vid den visade bladfjädergeometrin.
                                               Med fjäderhänkerna i fjädrarnas framkant kan uppnås understyrningseffekt
                                               vid krängning.


                 

                        Fig. 10.  Kurvradie vid styrprov som funktion av körhastigheten för två olika bilar. Rattutslaget hålles
                                     så att man vid 20 km/h får 100 m kurvradie; - lått last,---full last. De två undre kurvorna
                                     visar överstyrning.

geometri fram och bak osv. Man kan också in- föra krängningsstyrning, fig. 9. Krängningsstyrning, som ger understyrningstendens, kan bestå t.ex. av en sådan bakaxelupphängning, att bakaxeln vrider sig kring vertikalaxeln vid krängning. Denna metod är emellertid i all- mänhet förkastlig, eftersom markens ojämnheter då åstadkommer styrande effekter även vid körning rakt fram. Understyrningen är vanligtvis icke konstant för en viss bil. Den varierar med hur hårt man tar en kurva, dvs. med sidlasten. En bil kan vara behagligt understyrd upp till sidaccelerationer motsvarande #-talet 0,25, men övergå till att bli överstyrd vid sidaccelerationer över »7-talet 0,5. Detta kan vara farligt, eftersom de flesta förare vänjer sig vid den trygga under- styrningskänslan. Vid oavsiktliga, sällsynta, stora sidaccelerationer överraskas de av en
           
                                     Fig. 11. Då en bil kör i en kurva rullar framhjulen vid fullt styrutslag ca 20 *U
                                                 längre sträcka än bakhjulen, varför drivkraften måste vara 20 %
                                                 större om bakhjulen år drivhjul.

styrningseffekt rakt motsatt den som de har vant sig vid. Dock finns det nu på vägarna många bilar, som har dessa förrädiska egenskaper.

Måttet på understyrning har föreslagits vara skillnaden mellan framhjulens vridningsvinkel och den vridningsvinkel de skulle ha för samma kurvradie vid lägsta körhastighet. Under- styrningsgraden blir då mätt i grader. Ett sätt att undersöka understyrningsgraden är att mäta skillnaden i kurvradie vid en viss hastighet i förhållande till kurvradien vid samma rattutslag och lägsta hastighet, fig. 10.

Bilden är ett diagram från Saabs provkörningar på flygfält. Längs horisontalaxeln är avsatt körhastighet och längs vertikalaxeln uppmätt resulterande kurvradie. Samtliga kör- ningar är utförda med ett och samma fasta rattutslag, som valts så att kurvradien, som synes, blir lika med 100 m vid en hastighet av 20 km/h. De båda övre kurvorna, upptagna med en Saab 93, visar hur kurvradien ökar med ökad fart och sidlast. Den andra kurvan uppifrån visar hur ökningen är mindre mar- kant men dock fullt utbildad när bilen är fullastad och sålunda framtungheten har eliminerats. De båda undre kurvorna visar styr- egenskaperna hos en annan bil, som också är framtung. Den understa kurvan, som gäller för fullastad bil, visar en klar överstyrning vid den hårdaste kurvtagningen. Proven kunde inte fullföljas till den hastighet, som hade avsetts, på grund av risken för stjälpning. Orsaken är en bakaxelupphängning med alltför högt krängningscentrum, som ger stor sidlastolikhet bak och liten eller ingen förskjutning fram, jfr fig. 3 nedtill.

Säkerhet vid låg fart När en bil går i en tvär kurva ställer sig bilen så att de styrda hjulen beskriver en längre bana än de icke styrda, fig. 11. Man. ser, att drivkraften från styrhjulen är betydligt nyttigare än samma drivkraft från de ostyrda hjulen. Om sålunda den tillgängliga friktionen är i knappaste laget, klarar man sig bättre om de styrda hjulen är drivande. Detta gäller obe- roende av om man kör bakåt eller framåt. Vinsten i dragkraft på fordonet är avsevärd. Vid ett axelavstånd av 2,5 m, en spårvidd av 1,4 m och en kurvradie för det yttre framhjulet på 5 m, beskriver en punkt mitt emellan bakhjulen en cirkel med radien 3,7 m. En punkt mitt emellan framhjulen däremot beskriver en cirkel med 4,46 m radie. Vid ett visst väggrepp erhålles alltså en dragkraft, som är 20 % större om man driver på framhjulen än om man driver på bakhjulen.

Man "tar sig fram*' bra med en fram tung, framhjulsdriven bil. Har man ett garage så beläget att vägen dit går utför i en snäv kurva, så kör man kanske direkt ner och måste då backa när man skall ut igen. Man har i så fall nytta av att bilen är framhjulsdriven och framtung, eftersom vikten på framhjulen blir större

och vaggreppet säkrare. En bakhjulsdriven bil, som är baktung, får goda möjligheter att ta sig upp, men en bakhjulsdriven bil, som är framtung, vilket är det vanligaste, får mycket svart att ta sig upp. Det lämpligaste förfarandet blir då att backa ner i garaget för att få mera vikt på drivhjulen när man skall upp. Även därvid har emellertid den framhjulsdrivna bilen ca 25 % bättre dragkraft än den konventionella vid halt väglag.

För ett visst hjultryck erhålles större drag- kraft i kurvor om de styrda hjulen ar drivande än om de icke styrande hjulen är drivande. Vi har tidigare noterat att framhjulen måste väljas som styrhjul. Slutsatsen måste då också bli att framhjulen bör väljas som drivhjul.

Förhållandet kan studeras närmare i några olika situationer för tre olika sorters bilar, fig. 12. Typ 1 avser en framtung, framhjulsdriven bil, typ 2 en framtung, bakhjulsdriven bil med stel bakaxel, typ 3 en bakhjulsdriven bil med svansmotor. För typ 2, som överensstämmer med amerikanska bilars konstruktion, tillkommer ytterligare en begränsning av drivkraften, nämligen det vridande momentet från pinjongen och dess lagring, som påföres bakaxeln. Om vi för en amerikansk bil antar det måttliga vridmomentvärdet av GO kpm och en spårvidd av 1,5 m, minskar hjultrycket på ena sidan med 20 kp. Ehuru minskningen ej är stor, kan den utgöra ca 10 % i de fall, då man kör över ojämn mark. En annan nackdel med den konventionella, tunga bakaxeln är att den lätt börjar hoppa på ojämn mark beroende på att dess svängningstal är så lågt mot bilens fjädrar i ena riktningen och luftringarna betraktade som fjädrar i andra riktningen. Stötdämparna kan ej uppta till- räckligt arbete vid dessa låga svängningstal. En hoppande bakaxel ger en överstyrningsliknande effekt.

Minskad tendens för hjulspin ger givetvis förbättrad manövrerbarhet (styrbarhet). På vintern händer det lätt, med vilken bil som helst, att man blir stående i en svag stigning med spinnande drivhjul. Är drivhjulen styrda, kan man då vrida dem försöksvis åt höger och åt vänster, varvid man ofta påträffar punkter som ger bättre grepp. Därvid vrider sig bilen än kring det ena bakhjulet än kring det andra. Man "klättrar" uppför backen steg för steg. Slutligen bör kanske nämnas en kuriös, inte oviktig "nödeffekt". Ibland är man ensam, ibland har man passagerare. Den bakhjulsdrivna bilen får bättre hjultryck på drivhjulen med passagerare. Den framhjulsdrivna har relativt bättre hjultryck utan passagerare, dvs. föraren klarar sig bäst ensam. För båda bilarna gäller att med passagerare kan man vanligen få deras hjälp att klara upp en situation, om drivhjulen har börjat spinna. För den framhjulsdrivna gäller att sannolikheten för att köra fast på grund av hjulspin är liten när man är ensam och inte kan få hjälp. För den bakhjulsdrivna däremot är sannolikheten störst just när man inte har några passagerare att få hjälp av.
              
                 Fig. 12. Viktfördelning för tre olika biltyper vid körning på plan väg och i 20 lutning; 1 framhjulsdriven,
                              2 konventionell bakhjulsdriven och 3 svansmotordriuen bil. Nedersta raden visar viktfördelningen
                              vid full last.


Säkerhet vid bromsning Före 1925 hade bilarna bromsar endast på bakhjulen. Alla dåtida bilar var också bakhjulsdrivna. Den tiden kan betecknas som bilarnas genombrottstid i USA. Från den tiden härrör också den allmänna rekommendationen, att man i halt väglag endast bör bromsa med motorn. Fortfarande är denna rekommendation vanlig. Vad uppnår man då för retardation? Om vi antar att 40 % av vikten ligger på bakhjulen och har en friktionskoefficient av 04 får vi en retardation motsvarande g-talet 0,04 (0,4 m/s2). Om vi med samma friktionskoefficient och en bromskraftsfördelning, som är lika med viktfördelningen, använder hjulbromsarna erhåller vi en retardation av motsvarande g-talet 0,1 (1 m/s2), dvs. 2,5 gånger så stor.

Bromssträckan reduceras sålunda till 40 % av vad man i bästa fall kan erhålla med en- bart motorbromsning. Fördelen med motorbromsning på bakhjulen är uppenbarligen att framhjulens styrverkan bibehålles.

Om man emellertid har en bromskraftfördelning, som ger något mer bromsning på fram- hjulen än vad som motsvarar viktfördelningen (gäller vanligen åtminstone full last), och bromsar så att hjulen stannar, kommer man i allmänhet att stanna framhjulen innan bakhjulen stannas. Därvid kommer bilen att gå rakt fram även om ratten är vriden åt endera sidan. Den lämpligaste tekniken för god manövrerbarhet blir då att man bromsar för fullt så länge nian vill rakt fram, men tillfälligt upphör med bromsningen när man måste svänga och därefter återupptar bromsningen när man nått önskad körriktning.

Detta förfarande fordrar givetvis övning, men övning fordras även för att kunna klara styrningen om bakhjulen slirar, och i synnerhet fordrar det stor skicklighet att köra så att man

                        

                                Fig. 13. V-formad bakaxel med central förankring och sidlänkar.
                                           Stöldåmparna har mindre slaglängd än spiralfjädrarna
                                           vid symmetriska fjädringsrörelser men betydligt större
                                           vid krängningsrörelser.


har de betydligt större bromssträckor till för- fogande, som enbart motorbromsning kräver. Det vill alltså synas att man skall utnyttja bromsarna för att nedbringa körhastigheten. För att ett körsätt som det beskrivna skall kunna tillämpas, fordras dock att bilen är för- sedd med frihjul, så att inga oavsiktliga bromsningar från motorn komplicerar förloppet.

Körning vintertid
Särskilt Vintertid är det av betydelse att bilen ej har benägenhet att slira till sådana vinkellägen, att styrbarheten helt förloras. Vid hjulspin på grund av för hårt gaspådrag och t.o.m. vid motorbromsning, kan en bakhjulsdriven bil lätt komma i ett sådant snedläge, att styrutslagen ej räcker till för att räta upp bilen. Om bakänden vid körning i en viss riktning har svängt ut i 35° vinkel från körriktningen men framhjulens styrutslag ej kan göras större än 33°, har den farliga vinkeln överskridits. Styrbarheten är förlorad. Den framhjulsdrivna vagn, som ges för mycket gaspådrag eller för mycket framhjulsbromsning, eller ges ett för starkt rattutslag, får på vinterväglag en framhjulssladd, vilket under förutsättning av till- räckligt utrymme leder till ett sådant läge, att styrförmågan kan återvinnas genom att man ger mindre gas eller att man slutar bromsa och vrider framhjulen till den riktning, i vilken bilen för tillfället rör sig.

Körning i storm (inverkan av sidvind)
Nästan alla bilar, som har tillverkats före 195G, har en sådan form, att de vid körning i sidvind utsattes för sidokrafter, vilkas resultant angriper bilen nära dess fram än de. Sidkraftens storleksordning är 100 kp vid 100 km/h och en sidvind av 12 m/s. Bilen utsattes för ett vridande moment, som är högervridande vid anblåsning från vänster.

Detta innebär givetvis, att sidkraflen på framhjulen blir betydligt större än på bakhjulen. Under sådana omständigheter önskar man givetvis ett större friktionsingrepp mot sidkraften på framhjulen, vilket man också erhåller genom att belasta framhjulen hårdare .än bak- hjulen. Man erhåller, som vi tidigare har sett, icke en lika stor ökning i sidlastförmåga som den ökade belastningen, men framtunghet verkar dock vid lämpligt val av ringdimension och lufttryck i ringarna åt rätt håll, dvs. man bör hellre ha en framtung än en baktung bil om man vill få minsta möjliga inverkan av sidvind på körriktningen. Nackdelen av att ha en lätt framvagn vid körning i hård vind accentueras av den lyftande verkan, som vinden har på bilens framände. Denna verkan kan bara undvikas genom att man förser bilen med vingar. Lyftkraften kan uppgå till storleksordningen 100 kp på en medelstor bil. Med vertikala stjärtfenor kan kursavvikelsens storlek i hög grad minskas. Dessa aerodynamiskt betingade medel behöver dock ej bli så stora om bilen är framtung.

Den direkta inverkan på kursen vid oförändrat rattutslag bör ej förväxlas med den vridkraft, som hjulen utsätts för vid sidkrafter. En ökad sidkraft medför oundvikligen en vridningstendens, som känns i ratten och måste kompenseras av ett fast grepp i ratten.

Belastningsfördelning
Inverkan av varierande belastningsfördelning har behandlats i samband med de föregående huvudpunkterna. En fördel för framhjulsdrift ar att man mera fritt än vid bakhjulsdrift kan välja den ur olika synpunkter lämpligaste bakaxeln.

Under konstruktionsarbetet på Saab 93 gjorde man prov med bakhjulsupphängning av olika slag. Det blev så småningom klart, att önskad grad av understyrning svårligen kunde erhållas om bakhjulen var så upphängda, att de lutade (camber) med bilens krängning.

En stel bakaxel, fig. 13, valdes därför i stället för tidigare använd individuell hjulupphängning. Därigenom fick man också möjlighet att välja krängningscentrum på lämplig höjd över marken. Axeln fick sin U-form dels för att man med denna form nedbringar den ofjädra- de vikten, dels för att man spar karossutrymme och får en skyddad plats för bensintanken.

Med ökad höjd på krängningscentrum (lika med bakaxel as mittlager) ernås fördelen av minskad krängningsbenägenhet i kurvor, men man får dras med bl.a. nackdelen av ökade sidorörclser hos karossen vid körning på skevt underlag. Det valda läget är en kompromiss, som medger val av en relativt låg statisk krängningsstyvhet samtidigt som den dynamiska är god. Liten statisk krängningsstyvhet är förmånlig hl.a. vid start på halt, skevt underlag, eftersom hjultrycket blir mera jämnt fördelat på alla hjulen, så att hjulspin undvikes.

De vanligast förekom man »le fjädringsfallen är givetvis de symmetriska, där båda hjulen rör sig lika mycket i vertikalled i förhållande till karossen. Fjädrarna, som är belägna ungefär i ett vertikalplan genom hjulens geometriska axel, komprimeras då lika mycket som hjulen rör sig vertikalt. Vid körning på skevt underlag däremot, blir hjulens vertikala rörelser större an fjädrarnas längdförändringar, eftersom fjädrarna är placerade mellan hjulen och bilens symmetriplan.

Stötdämparna, som också är belägna innanför hjulen men i motsats till fjädrarna på ett avsevärt avstånd framför hjulens geometriska axel, längdförändras endast 60 % av hjulens vertikalförflyttning vid symmetriska fjädringsfall. Därför kan och bör de vara nära dubbelt så hårda som fallet skulle vara om de hade monterats inuti spiralfjädrarna. Vid osymmetriska fjädringsfall blir stötdämparnas rörelser en betydligt större del av hjulrörelserna. Härigenom uppnås en kraftig dynamisk krängningshämning, som i betydande grad bidrar till goda kurvtagningsegenskaper.

Förbättrade köregenskaper ger större körsäkerhet. På 1920-talet var det betydligt vanligare än nu att förarna förlorade kontrollen över dåtidens bilar, som hade hög tyngdpunkt och överstyrning. I allmänhet kan sägas, att de tekniska förbättringarna på bilarna har bidragit till att olycksfrekvensen inte ökat på långt när i takt med antalet körda fordonskilometer. I USA var antalet dödade 1955 per 140 miljoner fordonskilometer blott en tredjedel av vad det var 1930 och blott en femtedel av antalet dödade 1920.

Slutord
Sammanfattningsvis kan man säga att framhjulsdrivning ger följande fördelar. Man kan erhålla understyrning i alla lägen och alla far- ter, alltså även vid bromsning och hjulspin. Man får den största vikten lagd på framhjulen som också är styrhjul och drivhjul. Bakhjulsupphängningen kan väljas med största frihet så att man uppnår bästa styrgeometri, viktbesparing, utrymmesbesparing, fjädring och dämpning.

Med goda konstruktioner även i övrigt blir resultatet en bil med låg vikt, god ekonomi och stor säkerhet. Den torde vara underlägsen endast i det fall, då man med full last har svårt att komma upp för en brant backe. Ehuru detta fall är viktigt, är det ingalunda av dominerande betydelse, i synnerhet som personbilar mest körs med blott en eller två platser utnyttjade.

Litteratur
1. Olley, M: Road mariners of the modern car. Proc. IAE 15 (1947) s. 147.
2. Möller, E: Windkanalmessungen an Kraft fahrzeugen bel Seitenwind. ATZ 1951 april.
3. Kamm, W: Die fahrzeugbedingten Einflusse auf die Fahrtrichtungshaltuna von Kraftfahrzeugen. ATZ 1958 juni.
4. Gough, V E: Tyre-lo-ground contact stresses. Wcar 2 (1958) h. ,2 s. 107—126.
5. The federal role in highway safely. Washington 1959.
6. Kraftfahrtechnisches Taschenbuch, 13:e uppl. Stuttgart 1957.