/transport

Elementært princip bag tophemmelig Formel1-affjedring

McLaren-teamet har i flere år haft en mystikomgærdet affjedring i den vindende F1-racer. Nu har University of Cambridge offentliggjort princippet bag, der måske kan bruges til at forbedre vejgreb i andre køretøjstyper.

Klik for at se billedet i stort

En inerter (uden svinghjul) fremstillet på University of Cambridge, Department of Engineering.

Klik for at se billedet i stort

Læs mere om

Af Mikkel Meister, tirsdag 09. sep 2008 kl. 09:08

Sløret er nu løftet for en hidtil hemmeligholdt opfindelse, der de senere år har givet Formel1-teamet McLaren en klar teknisk fordel i sine racerbiler, skriver University of Cambridge på sin hjemmeside.

Opfindelsen – den såkaldte inerter – skal fremover indgå i sortimentet hos den amerikanske støddæmperleverandør Penske Racing Shocks, der dermed potentielt giver den samme fordel til alle F1-teams, som McLaren har nydt godt af.

Inerteren giver større fleksibilitet i affjedringen af et køretøj. Dermed opnås bedre vejgreb uden at tabe så meget fart, som det kendes fra andre løsninger.

Almindelig affjedring er baseret på to komponenter, fjedre og støddæmpere. Sammen bidrager de til bilens kørsel og styring, hvor de sørger for, at føreren har det nogenlunde komfortabelt, selv på ujævne veje eller i skarpe sving.

Men uanset hvor godt de to komponenter er indstillet i forhold til hinanden, vil der altid opstå et kompromis mellem styring, komfort og vejgreb. Selv i F1-racere, hvor komfort ikke betyder alverden, skal affjedringen justeres, så den tillader følsom styring – det kræver hårdere affjedring – samtidig med et godt mekanisk greb, hvilket normalt kræver blødere affjedring.

Følgevirkningen er en oscillation, der opstår, når belastningen på dækkene ændres. Det hæmmer køretøjets vejgreb og sænker farten.

Simpelt princip
Professor Malcolm Smith fra University of Cambridge indså for mere end ti år siden, at dette kompromis kunne afstemmes bedre, hvis en tredje komponent fik lov at spille med i affjedringen og gøre den mere fleksibel.

Inerteren ser på overfladen ud som en almindelig støddæmper med et samlingspunkt i hver ende, der forbindes til hjul og karrosseri.

Et pressestempel glider ind og ud af inerteren, i takt med at F1-raceren bevæger sig op og ned. Det får et svinghjul i inerteren til at rotere proportionalt med den relative forskydning mellem de to samlingspunkter.

Dermed ophobes rotationsenergi i svinghjulet, hvilket – sammen med fjeder og støddæmper – mindsker den oscillerende virkning, som ellers ville svække bilens vejgreb.

Princippet er så elementært, at Malcolm Smith i første omgang ikke ville snakke om det med sine professorvenner.

»I begyndelsen var jeg nervøs for at tale om idéen, fordi den virkede så simpel,« siger professoren.

»Det var meget svært for mig at tro, at ingen andre havde tænkt på det før, og jeg antog derfor, at nogen allerede havde lavet det, eller at der måtte være noget i vejen med idéen,« uddyber han.

En kendt og eftertragtet hemmelighed
Selv om princippet bag inerteren indtil videre har været hemmeligholdt, har de andre F1-teams udmærket kendt til eksistensen af komponenten.

Det er dog først nu, at betegnelsen »inerter« har set dagens lys sammen med en beskrivelse af dens måde at fungere på.

McLaren-teamet havde første gang inerteren i raceren, da racerkøreren Kimi Räikkönen vandt det spanske grand prix i 2005. Her valgte McLaren blot at oplyse, at de havde en såkaldt »J-damper« i raceren – en betegnelse, der siden har fået store dele af Formel1-verdenen – ikke mindst de konkurrerende teams – til at rode sig i hovedbunden over, hvilken udspekuleret teknologi j’et i navnet mon dækkede over.

Betegnelsen var imidlertid ikke andet end et røgslør, da McLaren havde indgået en fortrolig aftale med Cambridge Universitet om at være det eneste team til at bruge inerteren.

Eftersom inerteren nu bliver kommercielt tilgængelig – i første omgang kun til hardcore racerbiler – håber Malcolm Smith på, at teknologien på sigt kan brede sig.

»Det er meget tilfredsstillende, at det, der begyndte som en teoretisk idé, nu bruges i motorsport, og forhåbentlig vil det gradvist blive en del af andre typer køretøjer,« siger professoren.



10. sep 2008 kl 08:38

Anders Damgaard Andersen

Ikke første automobiltekniske anvendelse, men bestemt interessant

I virkeligheden var det vel Citroen, der først anvendte det simple grundprincip ved på overkommelig måde med 2CV-affjedringens 3,5 kg fjederindesluttede vægtstænger, der modvirkede "hjultramp".
http://www.ukcar.com/features/....htm

Jeg er ikke el-ing., men det må være analogt til elektroniske kredsløb, hvor man i væsentligt omfang eliminerer uønskede egensvingninger på anden måde, end alene ved primitiv energiopslugende elektrisk dæmpning i en modstand (analogt til en støddæmper).
http://www-control.eng.cam.ac.....pdf

At 2CV desuden forbandt for- og baghjulsaffjedringen er en anden detalje, som senere må have inspireret Issigonis til Hydrolastic-affjedringssystemet.

http://www.canadiandriver.com/....htm :
"The 2CV's suspension was simple yet imaginative. Each wheel was independently suspended by a single curved arm, leading at the front and trailing at the rear with a coil spring for each wheel. These springs were housed inside moveable metal cylinders mounted horizontally under the doors on each side of the car. Each suspension arm was attached to a spring through a rod, and the system was interconnected front to rear so that when a front wheel passed over a bump, the suspension automatically compressed its companion rear wheel spring, preparing that wheel for the impending shock.

Wheel patter was controlled by fitting each wheel with an inertia damper consisting of a spring-mounted 3.5 kg (7.75 lb) iron weight inside a vertical cylinder. Shock absorbing was provided by friction dampers at the suspension arm pivots. The suspension was extremely soft, providing an excellent ride, but allowing the body to roll alarmingly in corners. This necessitated mounting the headlamps on a rod so the driver could crank their beams back to earth when hauling a load. The 2CV weighed just over 499 kg (1,100 lb)."

En traditionel bilstøddæmper kan jo ikke gøre nogen gavn, uden at 100 % spildes til opvarmning.

Det nye er vel "kun" en væsentlig optimering ved en udvekslingsforbindelse af affjedringsbevægelserne til i stedet at hurtigtrotere et lille svinghjul, så man drastisk sparer så meget i vægt og plads i forhold til 2CV-systemet, at det overhovedet har en chance i Formel 1.

Fordelen er nok primært brændstofbesparelse, og måske mulighed for en lidt mere skånsom affjedring. Hvis systemet tillige muliggjorde mærkbart bedre vejgreb, ville det nok have vakt væsentligt større opmærksomhed på racerbanerne.

Brændstofbesparelsesmuligheden gør bestemt ikke nyheden mindre interessant, selv om jeg må indrømme, at drømmen om væsentligt forbedret vejgreb var det, der først tændte mig ved læsning af artiklen.


12. sep 2008 kl 08:45

Ole Borg

2CV: langsgående svingarme og indenbords bremser :o)

Jeg bifalder hyldesten til 2CV's affjedring og bidrager med endnu et par finesser:

Den velkendte krængning i sving skyldtes ikke blot den meget bløde affjedring, men også de langsgående svingarme, som giver et lavt krængningspunkt. Det var blot en vanesag at opleve krængningen, som ingen betydning havde for stabiliteten i sving. De langsgående svingarme var et logisk valg for en bil, der ikke havde selvbærende karrosseri, men som (naturligvis) havde uafhænigt ophæng i stedet for stive aksler. Svingarmene var boltet på platformchassis'et. Alternativet dengang var pendulaksler bagtil med hækmotor, og enhver, der har kørt i VW's "bille", har oplevet dens ringe køreegenskaber i sving og sidevind.

Forhjulstrækket (med motoren på langs) blev udnyttet til en anden finesse, nemlig indenbords bremser på forhjulene. Det gav mulighed for store bremser, som samtidig var fuldt affjedret og ikke skulle belaste den uaffjedrede vægt, endnu en detalje, som ellers kun findes på fuldblods racevogne.

Den eneste ulempe ved forhjulsophænget på min egen første 2CV (18 HK varevogn) var de simple kardankryds, der gav 2CV'en tilnavnet "hoppedyret". Ved skarp drejning under parkering o.l. gav kardankrydset en ujævn rotation af forhjulene, så forenden hoppede op og ned - man lærte hurtigt at give lidt ekstra gas og fire på koblingen under manøvre med stort styreudslag. På min næste (Dyane) var indført homokinetiske led, og så var man ude over det problem. Denne model var i øvrigt så velkørende og hurtig, at den hurtigt fik tilnavnet "Mirage" i entusiastkredse.


Ny i debatten? Opret en brugerkonto

  • Seneste nyt
  • Mest læste
  • Topdebat
Populært på Facebook
 

Nyhedsbrev

Tilmeld dig vores nyhedsbrev.