Fjädrar
Fädrarna måste vara rejält hårda om de skall duga till racing. Därför faller de flesta s.k. sänknings- eller sportfjädersatser bort. De syftar främst till att ge bilen ett tilltalande (?) utseende och en viss förbättring av väghållningen på bekostnad av komfort och ibland även handling.
Fjädringssystemets uppgifter ur Chassiskolan:
1) Isolera karossen från vägbanans ojämnheter samt obalans och orundhet hos däck och hjul.
2) Ge små variationer i normalkraften mellan däck och vägbanan (marktrycksvariation) Låga marktrycksvariationer bidrar till ett gott väg-grepp och därmed god körsäkerhet.
3) Minska påkänningarna på karossen. Låga påkänningar medger att karossen kan byggas lätt men ändå få acceptabel livslängd.
4) Ge erfordering krängstyvhet vid acceleration och bromsning.
5) Ge lämplig lastomfördelning vid kurvkörning (under- och överstyrning).
För racing är de fetmarkerade punkterna 2, 4 och 5 av avgörande betydelse.
Hur väljer man då fjäderkonstant? Enligt böcker om fordonsdynamik för racing (Ex vis Racing Car Vehicle Dynamics, How to Make Your Car Handle) fås den minsta variationen i normalkraft och bästa väghållning vid ett egensvängningstal på ca 2.0 Hz. Då ses bilen som en klumpmassa som vilar på fjädrarna. För komfort på väg bör man ligga kring 1 Hz. Lägre, ner mot 0.5 Hz, ger sjösjukeeffekter!
Downforce och modern däckteknologi har dock tvingat upp egensvängningstalen mot 3-4 Hz, bl.a. för att nå tillräcklig krängstyvhet vid de höga sidgrepp som kan uppnås.
En del gillar inte betraktelsesättet med egensvängningstal men jag tycker att det ger bra möjligheter att räkna på bilen.
Däcken tycks tåla extremt hårda fjädringssystem, troligen ett resultat av utveckligen under senare delen av 70-talet då extrema downforcebilar med skirts/venturisystem dök upp och i princip offrade fjädringen för att uppnå en stabil aerodynamisk plattform. Däcktillverkarna konstruerade då däck som klarar av såväl fjädring som dämpning i själva däcket.
Modern F1 verkar dock gå tillbaka lite med mer följsamhet, man ser ofta bilarna kränga och länkarmarna röra sig. Men tittar man på gamla filmer (Ronnie på Anderstorp) så... vad det rör sig!!!
Fortfarande är det dock eftersträvansvärt med samma egensvängningstal fram och bak på en racebil. På en gatbil är det inte alls eftersträvansvärt då bilen lätt får ett typiskt nickande beteende.
Jämför man olika bilar bör man jämföra hjulfjäderkonstant. Olika hjulupphängningssystem har olika utväxlingar och därför kan fjädrar inte alltid jämföras mellan olika bilar. Genom att räkna om fjäderkonstanten så att den motsvarar hjulets kraft/rörelse-förhållande fås ett "riktigt" värde.
Att råda om fjäderkonstanter är nästan hopplöst svårt eftersom olika förare har så olika preferenser. Personligen gillar jag bilar som genomsnittsracerföraren betraktar som för mjuka. Kanske ett arv från envist körande med standardbilar?
Jag har roat mig med att mäta upp Miatans hjulupphängningar och gjorde sedan ett enkelt beräkningsprogram i Excel som lät mig experimentera med olika fjäderkonstanter och sedan få ut egensvängningstal, hjulfjäderkonstant, effekt på över/understyrning etc. Formlerna finns bl.a. i "How to make your car handle" av Fred Puhn.
Här är några data som jag fått fram om olika fjädersatser eller fjädrar som enskilda racerförare tagit fram. De två första sifferkolumnerna anger fjäderkonstant fram och bak.
Tredje kolumnen anger kvoten mellan konstanterna - lämpligt för att få en uppfattning om bilens balans. Fjärde och femte kolumnerna anger egensvängningstalet fram och bak.
Tillverkare Fram Bak Kvot F Hz B Hz
Standard Miata 156 94 1,66 1,16 1,10
Carrera Race 600 400 1,50 2,28 2,27
Miata Spec Racer USA * 700 325 2,15 2,46 2,05
Racingbeat AutOX 225 122 1,84 1,39 1,26
Racingbeat Street 203 113 1,80 1,32 1,21
Mazdaspeed Road Coilover 166 110 1,51 1,20 1,19
Mazdaspeed Road Lowering 160 116 1,38 1,18 1,22
Randy Stocker ** 375 185 2,03 1,80 1,55
Miq Millman 550 375 1,47 2,18 2,20
Ground Control (Juri V.) 450 275 1,64 1,97 1,89
Stötdämparverksta'n (T. Thorhuus) 667 472 1,41 2,40 2,47
Roger Dowson Miata Cup Kit (UK) 450 300 1,50 1,97 1,97
Kan någon fixa listan så vore det bra.... Jag kan göra en edit om det bara är "kod".
Bra att veta är att bussningar ger rätt mycket påverkan på totala fjäderkonstanten.
Jag har uppskattat 5 N/mm på hjulet för detta.
Det är lätt att göra om beräkningsarket för andra bilar om man mäter upp geometrin. PM:a om ni vill ha filen, men köp Fred Puhn-boken först, annars blir det i stort sett obegripligt.
* Miata Spec Racer borde understyra våldsamt men kompenserar med extrema kränghämmare. Egensvängningstalen är dock mycket olika av någon anledning.
** Randy Stocker vill enligt uppgift ha en väldigt understyrande bil för slalom, kompenserar också med kränghämmare (han har många). Fjädringen är avsiktligt mjuk p.g.a. att banorna han kör på är ojämna.
RacingBeat och Mazdaspeeds kit är avsedda främst för gatbruk. Fjäderkonstanterna är uppenbart lägre där jämfört de övriga.
De slutsatser man kan dra av tabellen är att det är stora skillnader mellan olika fjädersatser. Rekommendationen är att köra så mjuka fjädrar som möjligt utan att tappa för mycket av punkt 4 ovan. 400 lbs fram är nog så mjukt man bör gå för racing på Miatan. Förhållandet mellan fram- och bakfjäder bör sedan vara ca 1.5-1.7 för att ge bilen en bra grundbalans. Eventuellt behöver man balansera bilen med justerbara krängningshämmare.
Progressiva fjädrar
Riktiga progressiva fjädrar är lindade med avsmalnande tråd. Det är extremt dyrt och även svårt att ställa in bilen med dessa då man måste matcha progressiviteten i krängstyvhet fram och bak. Porsche gjorde så på sina Grupp C racebilar, och passade samtidigt på att göra fjädern i titan. Inte billigt!
Jag är inte jättehaj på progressiva fjädrar

men tycker det verkar rätt svårt att få till en "linjär" progressivitet så att man får rätt krängstyvhet och handlingbalans.
En del använder progressiva fjädrar som nödutgång - om fjädern inte klarar hela hjulrörelsen lägger man in en tätare lindad del eller en lös "helper spring" så fjädern inte skramlar runt i maximalt utfjädrat läge. Det är acceptabelt men inte jättebra.
Progressivitet inkluderas med fördel i hjulupphängningsgeometrierna från början. Varför många sänksatser har progressiva fjädrar är för mig oklart då en stegändring i krängstyvhet inte borde leda till trevliga handlingegenskaper. Möjligen kan det vara en "nödutgång" enligt ovan.
En del tävlingsfordon kräver progressiva fjädrar. Ex. vis terrängbilar och motocrosscyklar. Detta är dock utanför mitt område.
/KR