Hver er munurinn á fjöðruðum þyngd og ófjöðruðum þyngd?

Bílaaðdáendur, sérstaklega þeir sem keppa, tala stundum um „fjöðrað“ og „ófjöðrað“ þyngd (eða þyngd). Hvað þýða þessi hugtök?

Fjaðrið er fjöðrunarhlutinn sem heldur ökutækinu og verndar það, farþega og farm fyrir höggum. Bíll án gorma væri ekki sérlega þægilegur og myndi fljótlega detta í sundur af hristingi og höggum. Hestavagnar hafa notað gorma um aldir og allt aftur til Ford Model T voru málmfjaðrir taldir staðalbúnaður. Í dag ganga allir bílar og vörubílar á lauffjöðrum.

En þegar við segjum að bíll "keyri á" fjöðrum, þá er í raun ekki átt við allan bílinn. Hluti hvers bíls eða vörubíls sem studdur er af gormunum er fjöðraður massi hans og afgangurinn er ófjöðraður massi hans.

Munurinn á sprungnum og ófjöðrum

Til að skilja muninn skaltu ímynda þér að bíl fari áfram þar til annað framhjól hans lendir á höggi sem er nógu stórt til að það hjól geti færst upp í átt að yfirbyggingu bílsins. En þegar hjólið færist upp getur yfirbygging bílsins ekki hreyfst mikið eða alls ekki vegna þess að það er einangrað frá hjólinu sem hreyfist upp á við með einum eða fleiri gormum; gormarnir geta þjappað saman, sem gerir yfirbyggingu bílsins kleift að vera á sínum stað þegar hjólið færist upp og niður undir því. Hér er munurinn: yfirbygging bílsins og allt sem er fast fest við það er fjaðrað, það er að segja einangrað frá hjólunum með þrýstanlegum gormum; dekkin, hjólin og allt sem er beint á þau eru ekki fjöðruð, sem þýðir að gormar koma ekki í veg fyrir að þau þurfi að hreyfast þegar bíllinn fer upp eða niður á veginum.

Næstum allur dæmigerður bíll er fjaðraður massi vegna þess að næstum hver hluti hans er þétt festur við líkamann. Auk yfirbyggingarinnar sjálfrar, sem inniheldur alla aðra burðar- eða grindíhluti, vélina og skiptingu, innréttingu og að sjálfsögðu farþega og farm.

Hvað með ófjöðraða þyngd? Eftirfarandi eru ófjöðraðir:

• Dekk

• Hjól

• Hjólalegur og nöf (hlutar sem hjólin snúast um)

• Hemlaeiningar (á flestum ökutækjum)

• Á ökutækjum með samfelldan drifás, stundum nefndur drifás, hreyfist ássamsetningin (þar á meðal mismunadrifið) með afturhjólunum og er því ófjöðraður.

Það er ekki langur listi, sérstaklega fyrir bíla með sjálfstæða afturfjöðrun (þ.e.a.s. ekki traustan öxul) er ófjöðruð þyngd aðeins lítið brot af heildarþyngdinni.

Hálffjöðraðir hlutar

Það er eitt vandamál: einhver þyngd er að hluta til fjöðruð og að hluta til ófjöðruð. Lítum til dæmis á skaft sem er fest á annan endann á gírkassanum og hinum endanum við hjólið ("hálfskaft"); þegar hjólið færist upp og hlífin og skiptingin ekki, hreyfist annar endi skaftsins og hinn ekki, þannig að miðja skaftsins hreyfist, en ekki eins mikið og hjólið. Hlutar sem þurfa að hreyfast með hjólinu en ekki eins langt eru kallaðir hlutafjöðraðir, hálffjöðraðir eða blendingar. Dæmigerðir hálffjöðraðir hlutar innihalda:

• Uppspretturnar sjálfar
• Stuðdeyfar og stífur
• Stjórnarmar og nokkrir aðrir fjöðrunarhlutar
• Hálfskaft og nokkur kardanskaft
• Sumir hlutar stýrikerfisins, eins og stýrishnúinn

Af hverju skiptir þetta allt máli? Ef mestur massi ökutækisins er ófjöðraður er erfiðara að halda dekkjunum á veginum þegar ekið er yfir ójöfnur vegna þess að gormarnir þurfa að beita meira afli til að hreyfa þau. Því er alltaf æskilegt að hafa hátt massahlutfall fjöðraðs og ófjöðraðs og er það sérstaklega mikilvægt fyrir ökutæki sem þurfa að fara vel með sig á miklum hraða. Þannig að kappakstursliðir draga úr ófjöðruðum þyngd, til dæmis með því að nota léttar en þunnar magnesíum álfelgur, og verkfræðingar reyna að hanna fjöðrunina með sem minnstu ófjöðruðu þyngd. Þetta er ástæðan fyrir því að sumir bílar, eins og Jaguar E 1961-75, notuðu bremsur sem voru ekki festar á hjólnafinn, heldur á innri enda öxulsins: allt er þetta gert til að draga úr ófjöðruðum massa.

Athugið að ófjöðruðum massa eða massa er stundum ruglað saman við snúningsmassa vegna þess að sumir hlutar (dekk, hjól, flestir bremsudiskar) falla í báða flokka og vegna þess að ökumenn vilja minnka þá báða. En það er ekki það sama. Snúningsmassi er eins og hann lítur út, allt sem þarf að snúast þegar bíllinn er að keyra áfram, til dæmis er stýrishnúi ófjöðraður en snýst ekki og öxulskaftið snýst en er aðeins ófjöðrað að hluta. Minni ófjöðruð þyngd bætir meðhöndlun og stundum grip, en að draga úr snúningsþyngd bætir hröðun.