Fordonsdynamik
Fordonsdynamik avser de krafter, rörelser och förändringar av rörelser som påverkar fordon. Denna artikel gäller främst personbilar, lastbilar och bussar. I artikeln aerodynamik behandlas krafter som verkar på bland andra flygfarkoster, raketer och projektiler.
Fordonsdynamik bygger i första hand på klassisk mekanik, men kan också innebära kemi, fasta tillståndets fysik, elektroteknik, kommunikation, psykologi, reglerteknik och vägteknik.
Kontrollsystem
Exempel på fordonsdynamiska kontrollsystem är:
- Antispinnsystem (TCS)
- Elektronisk krängningskontroll (ERC)
- Elektronisk stabilitetskontroll (Antisladd, ESP)
- Fjädringssystem
- Styrning
- System för reglering av däcktryck (Tyre Pressure Control System, TPCS) även känt via varumärket Central Tire Inflation (CTI) system
Aerodynamiska aspekter
Vissa attribut eller aspekter av fordonsdynamik är rent aerodynamiska. Dessa inkluderar:
- Luftmotstånd
- Aerodynamik
- Tryckcentrum
- Nedkraft - Downforce
- Markeffekt - Ground effect (hos bilar)
Geometriska aspekter
Till de geometriska egenskaper som har stor fordonsdynamisk påverkan hör:
- Ackermann styrgeometri
- Spårvidd
- Cambervinkel
- Castervinkel
- Toevinkel
- Höjd
- Axelavstånd
Vägspecifika aspekter
.jpg)
Fordonets dynamik påverkas i hög grad av vägfaktorer såsom:
Risken för vattenplaning påverkas av däckets mönster, mönsterdjup samt en rad vägfaktorer, såsom snedlutning och textur (vägar).
Tunga fordons rullmotstånd påverkas dessutom av vägytans deflektion (svikt) och därmed av brister i vägens bärighet.
Masspecifika aspekter
Vissa egenskaper handlar om massa och dess fördelning, så som framgår av ordspråket "Liten tuva stjälper ofta stort lass". Exempel på sådana egenskaper är:
- Masscentrum
- Tröghetsmoment
- Krängningscentrum
- Fjädrad massa
- Ofjädrad massa
- Viktfördelning
Rörelseaspekter
Vissa rörelseaspekter är rent dynamiska. Dessa inkluderar:
- Karosseriflex
- Guppstyrning (se Fjädringssystem)
- Kritisk hastighet
- Lastöverföring (se Fjädringssystem)
- Buller
- Vibration
- Komfort
- Överstyrning
- Understyrning
Överstyrning kan förebyggas med hjälp av "antisladdsystem" (Elektronisk stabilitetskontroll).
Däckegenskaper
Vissa aspekter av fordonsdynamik kan direkt hänföras till däcken. Dessa inkluderar bland annat:
- Kontaktyta/"Fotavtryck"
- Sidofriktion vid kurvtagning
- Marktryck
- Rullmotstånd
- Slipvinkel
- Styrutväxling
Friktion och rullmotstånd beror även av vägytans egenskaper. Rullmotståndet är direkt proportionellt mot däckets deformation respektive underlagets deformation, samt omvänt proportionellt mot däckets radie. Även faktorer som påverkar däckets deformation, påverkar via deformationen även rullmotståndet. Detta gäller exempelvis fordonets massa, hastighet samt kurvtagning. Smala däck har lägre rullmotstånd än breda däck.
Körteknik
Körteknik som påverkar fordonets stabilitet inkluderar:
- Tröskelvärde bromsning
- Dubbeltramp vid frikoppling
- Sladdning (drifting, motorsport)
- Handbromssladd
- Häl-och-tå
- Vänsterfotsbromsning
- Motstyrning (för tvåhjuliga fordon)
I svensk körkortsutbildning ingår halkkörning som ett utbildningsmoment.
Analys och simulering
.png)
Fordonets dynamiska beteende kan analyseras på flera olika sätt.[1] Modellen kan vara en enkel kvartsfordonsmodell, med en enkel fjädrad massa (karosserihörn av 4-hjulig bil), via ett fjäder- och dämparsystem samt en ofjädrad massa (hjulet) med viss styvhet, som kan lösas för hand av en angelägen matematiker eller simuleras på en dator. Vanliga programvaror är MatLab, Modelica, MSC ADAMS och en rad andra. Många av dessa använder mellan tjugo och flera hundra frihetsgrader (Degree Of Freedom, DOF), med ständigt ökande övre gräns/antal. Däcket är oftast en av de största svårigheterna att simulera på ett relevant sätt. Däcket är normalt modellerat utifrån Pacejkas magiska formel[2] eller ett liknande koncept.
Racingspel är också en form av fordonsdynamisk simulering, även om många förenklingar är nödvändiga för att få realtidsprestanda med rimlig grafik. Det är viktigt att modellerna stämmer överens med resultat från verkliga test. Därför sker många provningar som har korrelerats mot resultat från instrumenterade provfordon.
Exempel på tester är:
- Metkrok
- Frekvensomfång
- Körfältsbyte
- Älgtest
- Sinusformad styrning
Se även
- Blixthalka
- Centrifugalkraft
- Centripetalkraft
- Chaufför
- Fjädringssystem, inklusive avsnitt Lastöverföring.
- Rörelseenergi
- Sidkraft
- Tyngdkraft
Referenser
Noter
- ^ Elkady, Mustafa; Elmarakbi, Ahmed (26 September 2012). ”Modelling and analysis of vehicle crash system integrated with different VDCS under high speed impacts”. Central European Journal of Engineering 2 (4): sid. 585–602. doi:. Bibcode: 2012CEJE....2..585E. http://nrl.northumbria.ac.uk/37363/1/Elkady%2C%20Elmarakbi%20-%20Modelling%20and%20analysis%20of%20vehicle%20crash%20system%20integrated%20with%20different%20VDCS%20under%20high%20speed%20impacts%20OA.pdf.
- ^ Pacejka, Hans B. Tire and Vehicle Dynamics (2nd). Society of Automotive Engineers. sid. 3. ISBN 0 7680 1702 5
Källor
- Roadex III: Health Issues Raised by Poorly Maintained Road Networks, Chapter 3.2 An overview of Heavy Trucks Dynamics
- "Fundamentals of Vehicle Dynamics", Thomas D Gillespie, Society of Automotive Engineers, ISBN 1-56091-199-9
- "Handbook of Vehicle-Road Interaction", David Cebon, Swets & Zeitlingers Publishers, ISBN 90-265-1554-5
- "Heavy Vehicle Ride and Endurance - Modelling and Model Validation", Anders Forsén, Kungliga Tekniska Högskolan, Doktorsavhandling TRITA-FKT 1999:33
- Internationell standard ISO 13674-1 (2010) "Road vehicles -- Test method for the quantification of on-centre handling -- Part 1: Weave test". International Organization for Standardization, Geneva.
- "Heavy Vehicle Ride and Endurance - Modelling and Model Validation", Anders Forsén, Kungliga Tekniska Högskolan, Doktorsavhandling TRITA-FKT 1999:33
- Internationell standard ISO 11012 (2009) "Heavy commercial vehicles and buses -- Open-loop test methods for the quantification of on-centre handling -- Weave test and transition test". International Organization for Standardization, Geneva.
- Internationell standard ISO 11026 (2010) "Heavy commercial vehicles and buses -- Test method for roll stability -- Closing-curve test". International Organization for Standardization, Geneva.
- Internationell standard ISO 13674-1 (2010) "Road vehicles -- Test method for the quantification of on-centre handling -- Part 1: Weave test". International Organization for Standardization, Geneva.
- Internationell standard ISO 3888-1 (1999) "Passenger cars -- Test track for a severe lane-change manoeuvre -- Part 1: Double lane-change". International Organization for Standardization, Geneva.
- Internationell standard ISO 9815 (2010) "Road vehicles -- Passenger-car and trailer combinations -- Lateral stability test". International Organization for Standardization, Geneva.
Externa länkar
Media som används på denna webbplats
Författare/Upphovsman: Stig Nygaard from Copenhagen, Denmark, Licens: CC BY 2.0
We saw quite a lot of trucks fallen in the roadside. I wonder why?
High load...
Författare/Upphovsman: User:Bromskloss, Licens: CC BY-SA 3.0
Illustration of Ackermann steering geometry
Författare/Upphovsman: Angie from Sawara, Chiba-ken, Japan, Licens: CC BY 2.0
Stacked and standing car tires
At the Tire Store
Författare/Upphovsman: Revtor, Licens: CC BY-SA 3.0
Difference in stability between a vehicle without and with AHK rear axle in an emergency high-speed lane-change maneuver. The image and contained graphs are not derived from accurately measured data and should not be interpreted as such. The image shows a simplified situation to help understand the influence of AHK on the stability during cornering. The image was drawn based on data and graphs shown during a presentation about AHK during the ClubE31 Europe Meeting 2007 Munich. The presentation was given by one of the engineers who was responsible for the development of AHK at BMW.
© Raimond Spekking / CC BY-SA 4.0 (via Wikimedia Commons)
Mercedes AMG CLS 55 - Demonstration of drifting at the "Fahrsicherheitszentrum Nürburgring"
(c) Calum McRoberts, CC BY-SA 2.0
Pigs might fly................ A local with a sense of humour has customized the sign for this uneven stretch of road - a small bump in the road that has accounted for many exhausts over the years!
Författare/Upphovsman: Brian Snelson, Licens: CC BY 2.0
1983 Porsche 956 (high downforce version, used in all races but Le Mans)
Författare/Upphovsman: Gregory Moine, Licens: CC BY 2.0
BAT5 was the first of the Bertone-Alfa Romeo BAT project. It was first shown at the Turin Auto show in 1953. The design of the model was based on a study of aerodynamics. The shape of the front in fact aims to eliminate the problem of airflow disruption at high speeds. The design also aims to do away with any extra resistance generated by the wheels turning, as well as achieving a structure which would create the fewest possible air vortices.
In practice these rigorous criteria would allow the car to reach 200 km/h with the 100 hp engine mounted as standard. The design that Bertone came up with was for an extremely light car (1100 kg), the ultimate in streamlining, with side windows at a 45 degree angle respect to the body of the car and a large windscreen which blends in perfectly with the almost flat roof. The most surprising part of the car has to be the tail, with the length-ways rear windscreen divided by a slim pillar, and the two fins tapering upwards and slightly inwards, for a highly aesthetic finish.
There was no shortage of positive feedback: the car was an immediate hit for its aerodynamics and noteworthy stability at high speeds. Bertone has solved the problem of aerodynamic stability, creating a car with an excellent index of penetration.Författare/Upphovsman: realname, Licens: CC BY-SA 2.0
François Duval driving his Citroën Xsara WRC at the 2007 Rallye Deutschland.