Det tekniske hjørne: Hjulophæng

Modsat almindelige familiebiler indgår komfort ikke i ligningen – fjedre og dæmpere er sat rimeligt hårdt op for at kunne absorbere de ekstreme påvirkninger fra kurbs og ujævnheder på brøkdele af et sekund.

Baghjulsophæng
Copyright Formula1.com

At holde alle fire Pirelli’r i konstant kontakt med asfalten er hjulophængets fornemmeste opgave. Et velfungerende ophæng er vitalt for en hurtig omgangstid idet bilen vil krænge i sving, dykke under nedbremsning alle disse bevægelser vil prøve at fjerne dækkene fra asfalten. En vellykket håndtering af disse påvirkninger sikrer et godt mekanisk vejgreb ved lavere hastigheder.

Ved højere hastigheder, når aerodynamikken dominerer, skal ophænget sørge for at bunden og vingerne har den rette holdning – vinkel og afstand i forhold til banen.

Fra 1990erne blev computer-kontrollerede ’aktive’ hjulophæng forbudt, samtlige af Formel 1-bilens ophængsfunktioner skal nu udføres uden elektronisk indgriben.

FRIC ‘front and rear interconnected’ suspension
Copyright f1technical.net

Og fra 2014 forbød FIA det såkaldte FRIC (front and rear interconnected) hjulophæng et sindrigt system som forbandt det forreste hjulophæng med det bagerste rent hydraulisk, især Mercedes havde stor succes med dette ophæng, men i forsøget på at reducere omkostningerne i Formel 1 blev ophænget forbudt.

Bilerne kører med det såkaldte ’multi-link’ ophæng i front såvel som i bag, forskellig længde på ’ophængsarmene’ sikrer den bedst mulige kontrol med hjulenes camber vinkel (hældningsgrad indad foroven) når man kører gennem sving.

Multilink ophæng
Copyright formula1-dictionary.net

Multilink-ophænget består bl.a. af fjedre i samarbejde med hydrauliske støddæmpere. Modsat familiebiler er systemets fjedre ikke forbundet direkte til ophængs-armene men påvirkes via push-rods og bell-cranks eller rockers.

Simplificeret set taler man om to typer forhjulsophæng til en Formel 1 racer, nemlig pull-rod og push-rod. Hvor push-rod er det klassiske ophæng.

Pull-push-rod sammenligning
Copyright formula1-dictionary.net

Såvel push som pull-rod er fremstillet af absolut førsteklasses kulfiberstøbninger, hvilket er nødvendigt for at modstå de enorme belastninger, de udsættes for. Vi har lle set onboard tv-billeder af ophænget i aktion.

I grove træk kan man sige at push-rod tilgodeser aerodynamikken på bekostning af tyngdepunktet (center of gravity), mens pull-rod tilgodeser tyngdepunktet på bekostning af aerodynamikken.

Pull-push-rod sammenligning
Copyright formula1-dictionary.net

Den høje næse bilerne i dag er udstyret med, gør det vanskeligt at anvende pull-rod da de nederste rockers (vinkelarme) næsten skal være lavere end bunden af bilen for at være mekanisk stabile.

En afgørende fordel ved push-rod layoutet er muligheden for at lave hurtige justeringer på ophænget. Med et pull-rod ophæng betyder det at man skal ned under bilen for at justere på de forskellige komponenter hvilket selvsagt er både bøvlet og tidskrævende.

Pull-push-rod sammenligning
Copyright formula1-dictionary.net

Udover at balancere bilen spiller forhjulsophænget også en væsentlig rolle i luftstrømmens retning langs siden af bilen. Udformning af disse ’stænger’ er aerodynamisk design i højeste potens, idet de dirigerer bl.a. luft til diffuseren og køling af motoren.

Ferrari har netop til denne sæson ændret forhjulsophæng fra pull-rod til det mere gængse push-rod ophæng, det var ellers det samme Ferrari som introducerede pull-rod i 2012 efter års fravær af denne type ophæng.

Ferrari sammenligning ophæng 2015 - 2016
Copyright Ferrari

Nu ville skæbnen så, at begge deres nuværende kørere, Sebastian Vettel og Kimi Räikkönens, kørestile passer langt bedre til push-rod.

Kimi Räikkönen har således to ’must haves’ for at føle sig tilpas i bilen. Det ene er en ekstrem fast bremsepedal og en meget præcis og pålidelig forende, så han kan køre hårdt på svingene. Det sidste tilgodeses netop af push-rod ophænget.

Hvad teamkammerat og firedobbelt-verdensmester Sebastian Vettel angår, har han vundet samtlige fire mesterskaber med push-rod ophænget, så det taler vel for sig selv!

Fjedre og støddæmpere
Copyright formula1-dictionary.net

Det var en ambitiøs plan man fostrede i Maranello. At ændre hjulophænget er ikke gjort på en søndag aften, så man måtte nytænke hele den aerodynamiske grundform.

Hjulophænget på moderne Formel 1-biler kan justeres på et øjeblik. Den indledende opsætning til hver bane bliver udført med hensyntagen til vejret og erfaringer fra tidligere år. F.eks. er opsætningen til en våd bane langt blødere end til en tør.

På det bagerste hjulophæng anvender de fleste teams pull-rod ophænget. Her er luft-flowet ikke helt så vigtigt. Da man monterer ophænget direkte på gearkassen, vil man naturligvis tilsikre en så lav placering som muligt af denne forholdsvis tunge komponent, og her kommer pull-rod ophænget helt til sin ret.

Wire
Copyright formula1-dictionary.net

Der stilles store sikkerhedsmæssige krav til bilernes ophæng. Bl.a. skal hvert hjul forbindes til bilens skrog med to af hinanden uafhængige wires monteret inde i hver sin ophængsarm. Disse wires skal sikre mod løst-flyvende hjul ved ulykker. Løbske hjul har været skyld i flere alvorlige ulykker i sportens historie, så det må siges at være en fornuftig foranstaltning.

Fernando Alonso crash Melbourne 2016
Copyright abc.net.au

Alonsos voldsomme ulykke i Melbourne viste med al tydelighed hvor vigtige disse wirer er, uden dem ville der potentielt have været fire løsgående ca. 10 kilo tunge missiler, som kunne være havnet blandt publikum eller have ramt spanieren selv i hovedet.

Et andet vigtigt element i et Formel 1-ophæng er 'torsions bars'-enheder, som ved hjælp af deres evne til at vride hjælper de øvrige komponenter i hjulophænget med at opsuge energien fra hjulene.

Dobbelt wishbone
Copyright formula1-dictionary.net

En torsions bar består normalt af en ’ikke afsløret’ type højstyrke stål, som besidder evnen til vrides og rette sig ud igen og igen.

Den sidste af hoveddelene i ophænget er det såkaldte wishbone (ønskeben) tydeligvis opkaldt efter dets form. Som standard er der et øverste og nederste wishbone ved hvert hjul. Disse er forbundet til hjulet ved det ene punkt og bilens ramme ved to punkter. Disse wishbones er ophængets stærke og afstivende del, men med deres strømlinede form også en væsentlig del af aerodynamikken.

Sebastian Buemi Shanghai 2010
Copyright Formula1.com

Der er talrige eksempler på, hvor vigtigt et stærkt hjulophæng er for bilerne. Mange husker måske tilbage til 2010, da Sebastian Buemi i Toro Rosso på baglangsiden i Shanghai, med over 300 km/t, mistede begge forhjul p.ga. et sammenbrud i forhjulsophænget. Der var uden tvivl en der holdt hånden over den sympatiske schweizer denne dag.