Ophangingskinematica en voertuigdynamica
Ophangingskinematica beschrijft hoe elk wiel beweegt en van stand verandert wanneer de ophanging in- of uitveert of de besturing draait. Voertuigdynamica beschrijft hoe krachten, massa, banden en deze bewegingen samenwerken bij accelereren, remmen, bochten en oneffenheden.
Geometrie en kracht zijn verschillende perspectieven
Een kinematische analyse begint bij vaste punten, armen, gewrichten en hun toegestane beweging. Zij kan veerweg, wielvlucht, sporing, positie van de stuuras, bewegingsverhouding en geometrisch rolcentrum berekenen zonder eerst een bepaalde veer- of demperkracht aan te nemen.
Een dynamische analyse voegt massa, traagheid, bandenkrachten, veren, dempers, stabilisatoren, flexibele bussen, actuatoren en tijd toe. Het resultaat hangt evenzeer af van snelheid en belasting als van geometrie. Twee ophangingen met een vergelijkbare statische uitlijning kunnen daardoor verschillend reageren door wielstijfheid, demping, flexibiliteit, onafgeveerde massa of regelsystemen.
Zie Suspension Construction voor de fysieke constructies die deze bewegingen veroorzaken.
Wielbeweging en uitlijning
Inveren, ook bump of jounce genoemd, verkleint de afstand tussen wiel en carrosserie. Uitveren, of rebound, vergroot deze. Wielvlucht en sporing kunnen tijdens de beweging veranderen. Ook de stuurbeweging wijzigt het wielvlak en het contactvlak van de band ten opzichte van het voertuig.
Ingenieurs ontwerpen deze curves en beoordelen niet alleen de uitlijning op normale rijhoogte. Het bruikbare bereik moet rekening houden met rollen, duiken, belading, remmen, aandrijfkoppel, wegprikkels en de resterende ruimte tot een in- of uitveerstop.
Veren, dempers en bewegingsverhoudingen
Het wiel verplaatst de veer of demper zelden exact over dezelfde afstand. Montagepositie en armgeometrie creëren een bewegingsverhouding, waardoor stijfheid en demping van het onderdeel niet direct gelijk zijn aan de waarden bij het wiel. De verhouding kan ook tijdens de veerweg veranderen.
Veren dragen de belasting en bepalen veel van de relatie tussen rijhoogte en wielstijfheid. Dempers leveren snelheidsafhankelijke kracht om trillingen en overgangsbewegingen te beheersen. Stabilisatorstangen en actieve systemen voegen krachten toe die wiel- en carrosseriebeweging koppelen of afzonderlijk regelen.
De werking van de onderdelen wordt beschreven in Suspension Springs, Suspension Dampers en Active Suspension.
Carrosseriebeweging en lastoverdracht
Heave is verticale carrosseriebeweging, pitch is rotatie om de dwarsas en roll is rotatie om de lengteas. Ophangingsgeometrie en krachtelementen bepalen de carrosseriereactie, maar nemen de lastoverdracht door versnelling en de hoogte van het massamiddelpunt niet weg.
Rolcentra, anti-dive en anti-squat beschrijven geometrische krachtpaden. Ze kunnen veranderen welk deel van een carrosseriereactie door armkrachten in plaats van veerdoorbuiging wordt gedragen. Ze elimineren de onderliggende langs- of dwarslastoverdracht niet.
Flexibiliteit en echte onderdelen
Bussen, bevestigingen, armen, subframes en carrosserie vervormen onder kracht. Elastokinematica beschrijft de daardoor veroorzaakte veranderingen in uitlijning en positie. Flexibiliteit kan worden afgestemd om hardheid te filteren of een nuttige stuurreactie te geven, maar overmatige slijtage of schade kan ongewenste sporing, wielvlucht, geluid en instabiliteit veroorzaken.
De volledige ophanging moet daarom over veerweg, besturing, belasting, temperatuur, toleranties en tijd worden beoordeeld. Eén statische maat of piekkracht beschrijft het gedrag niet.