Vad betyder ”initial fjäderkonstant” egentligen?

Various types of coil springs

Det finns många olika sorters fjädrar till hjulupphängningar. Fjäderändarna kan till exempel vara öppna eller slutna. De här ändvarven kallas också inaktiva varv – alltså varv som inte räknas med bland fjäderns aktiva varv.

Med andra ord skulle man kunna säga att det är varv som inte fungerar som en aktiv del av fjädern, eftersom de inte räknas till de aktiva varven. Men det var bara en liten utvikning.

Hur som helst sägs fjädrar med öppna ändar vara mjukare i början när de trycks ihop än fjädrar med slutna ändar. Fjäderkonstanten i den extra delen är lägre än fjäderns angivna värde. Innan ändvarven har kommit i kontakt med varandra arbetar fjädern därför med en lägre fjäderkonstant än den specificerade. Det är därför man ibland hör att öppna fjäderändar ger bättre åkkomfort, eller att styrresponsen blir långsammare eftersom den initiala fjäderkonstanten inte kommer till uttryck.

Om någon upplever bättre komfort eller långsammare respons kan det förstås vara precis så det känns. Men det finns en viktig skillnad att tänka på.

Det ”initiala” området hos fjädern i sig är inte samma sak som det ”initiala” området i hjulupphängningens rörelse.

När vi talar om fjäderns ”initiala” område börjar vi med en helt obelastad fjäder och ser vad som händer när belastningen ökar från noll. För hjulupphängningens rörelse utgår vi däremot från 1G-läget, när fjädern redan belastas av bilens vikt. Där syftar ”initial” i stället på de första förändringarna i belastningen från det läget.

Unloaded coil spring with the vehicle lifted

Loaded coil spring with the car on the ground

Anta till exempel att det krävs en belastning på 500 N för att de öppna ändvarven ska komma i kontakt med varandra. Då är det mellan 0 och 500 N som den lägre fjäderkonstanten hos en fjäder med öppna ändar märks. Men när fjädern väl sitter på bilen bär den redan upp bilens vikt. På min Roadster belastas till exempel en av bakfjädrarna normalt med omkring 3 000 N.

Under körning påverkas belastningen förstås av en massa saker, så den ligger inte hela tiden på exakt samma nivå som vid 1G. Men poängen är att belastningen normalt ligger långt över 0–500 N. Vi pratar alltså om helt andra belastningsnivåer.

Vrider du på ratten kan belastningen på ytterfjädern öka till 3 500 N, 4 000 N och så vidare, medan belastningen på innerfjädern minskar till 2 500 N, 2 000 N och så vidare. Kör du över en liten ojämnhet kan belastningen plötsligt stiga till omkring 5 000 N. När hjulupphängningen fjädrar in och ut varierar belastningen kring 3 000 N, både över och under den nivån.

Så vad krävs egentligen för att belastningen på fjädern ska sjunka ända ner till ungefär 0–500 N igen?

Med en styv fjäder kan belastningen på ett hjul sjunka under 500 N om hjulet faller ner i en djup svacka i vägbanan, till exempel vid ett nedsänkt brunnslock. Kör du in hårt i en kurva under inbromsning med en framhjulsdriven bil byggd för bankörning kan belastningen på det inre bakhjulet också sjunka under 500 N. Och om bilen lättar från marken över ett hopp blir belastningen 0 N på alla fyra hjulen.

I sådana lägen öppnar sig faktiskt fjäderns öppna ändvarv. När belastningen sedan ökar igen och ändvarven kommer i kontakt med varandra kan en förare med särskilt bra känsla för bilen kanske märka hur en fjäder med öppna ändar beter sig.

Någon kanske tänker: ”Men vänta nu, det där händer ju bara i rätt speciella situationer!” Någon annan kanske invänder: ”Fast sådana situationer är ju ganska vanliga!” Det får var och en avgöra själv.

Det jag vill komma fram till är att samma ord, ”initial”, kan syfta på helt olika belastningsområden. Om man tänker på vilka belastningar det faktiskt handlar om i fjäderns ”initiala” område respektive i hjulupphängningens ”initiala” rörelse blir skillnaden kanske lättare att förstå.

Och en sak till: skillnader mellan olika fjädermärken är en annan fråga. Sådana skillnader ligger utanför det jag tar upp här.