Klokkefjærenes skjulte rolle i biler: viktige funksjoner forklart

Hos Lesjöfors er vi markedsledende innen presisjonsfjærer og stansede detaljer til bilindustrien, både for OEM og ettermarkedet. Vi har utviklet kundetilpassede klokkefjærer for å løse tekniske utfordringer i en rekke bruksområder i bilindustrien.

I denne artikkelen ser vi nærmere på den lille, men grunnleggende rollen klokkefjærer spiller i biler, hvordan du oppdager tegn på komponentsvikt, og hvilke hensyn OEM-er bør ta i designfasen.

Hva er en klokkefjær i en bil? 

En klokkefjær i en bil består av et opprullet bånd av strømledende materiale i en roterende kassett mellom rattet og rattstammen. Oppgaven er å opprettholde en kontinuerlig elektrisk forbindelse mellom bilens ledningsnett og komponentene som er montert på selve rattet, aller viktigst airbagen i rattet.

Navnet kommer fra drivfjæren i tradisjonelle urverk, der et opprullet bånd av fjærstål driver mekanismen. Vil du vite mer om hvordan disse fjærene fungerer i ulike bransjer, kan du lese guiden vår om hva klokkefjærer er.

Fordi føreren må kunne dreie rattet flere hele omdreininger fra fullt rattutslag til fullt rattutslag, ville en fast ledning bli vridd og til slutt ryke. Klokkefjæren løser dette ved å vikles inn og ut i takt med rattet, slik at kretsene forblir ubrutt gjennom hele bevegelsen.

Slik opprettholdes den elektriske forbindelsen til airbagen 

Klokkefjærens viktigste rolle handler om sikkerhet. Førerens airbag er montert i midten av rattet, og tennkretsen går gjennom klokkefjæren. Hvis denne kretsen brytes, kan ikke airbagen løses ut ved en kollisjon.

Forbindelsen må tåle hundretusener av rattbevegelser gjennom bilens levetid. Den må være stabil under vibrasjoner og ekstreme temperaturer og levere strøm umiddelbart i de millisekundene det virkelig gjelder.

Strøm til rattknapper, horn og cruisekontroll

Utløsning av airbagen er kanskje den mest kritiske funksjonen, men den er ikke den eneste som er avhengig av klokkefjærens kontinuerlige forbindelse. Hornet trenger en ubrutt krets for å varsle andre trafikanter. Knapper for lyd og infotainment lar føreren justere innstillinger uten å ta hendene fra rattet. Cruisekontroll, girskiftehendler og betjening av førerassistansesystemer går gjennom den samme opprullede kabelen, og det samme gjelder komfortfunksjoner som oppvarmet ratt.

Hvordan fungerer en klokkefjær i en bil? 

En klokkefjær i bilen fungerer ved at en opprullet, flat og strømledende båndkabel vikles inn og ut når rattet dreies. Slik strekkes eller vris ikke kabelen, og de elektriske kretsene forblir ubrutt.

Inne i kassetten er båndkabelen viklet med beregnet slakk i begge retninger. Den ene enden er festet til navet som roterer med rattet, og den andre til den stasjonære rattstammen. Dreier du til venstre, strammes viklingen; dreier du til høyre, løsner den. De fleste styresystemer har to til tre hele rattomdreininger fra ytterstilling til ytterstilling. Kabelen dimensjoneres derfor for å dekke hele bevegelsesområdet med god margin, og viklingen må sentreres for å gi like stor bevegelse i begge retninger.

Mens en mekanisk klokkefjær, også kjent som en spiralformet vrifjær, lagrer og frigjør rotasjonsenergi, er klokkefjærens funksjon i en bil å opprettholde elektrisk kontinuitet gjennom gjentatte rattbevegelser.

Tegn på en defekt klokkefjær 

Etter år med konstant opp- og avvikling kan en klokkefjær bli slitt, sprekke eller miste kontakten. Fordi skaden er skjult inne i kassetten, viser feilen seg vanligvis gjennom symptomer andre steder. Dette er tegnene du bør se etter.

Varsellampe for airbag på instrumentpanelet

Dette er det vanligste og mest alvorlige varseltegnet. Airbagsystemet overvåker kontinuerlig tennkretsen som går gjennom klokkefjæren. Så snart systemet registrerer et brudd eller en motstandsfeil, tennes varsellampen, og airbagen kan bli deaktivert helt. Dette er en reell sikkerhetsrisiko. En bil med denne feilen bør undersøkes umiddelbart.

Horn, knapper eller cruisekontroll reagerer ikke

Hvis disse funksjonene svikter helt, kan årsaken være en sikring som har gått. Periodiske feil tyder derimot ofte på et problem med klokkefjæren. En slitt båndkabel kan miste kontakten bare ved bestemte rattvinkler, slik at hornet virker når rattet står rett, men kutter ut under en sving. Hvis feilen kommer og går når rattet beveges, er klokkefjæren den mest sannsynlige årsaken.

Klikke- eller skrapelyder når du dreier på rattet

Ikke alle symptomer er elektriske. Et avrevet bånd eller en skadet kassett kan gi klikkelyder, gnissing eller skrapelyder bak rattet når løst materiale hekter seg fast under rotasjon. Nye lyder fra rattstammen bør undersøkes før de utvikler seg til et kontaktbrudd.

Kan du kjøre med en ødelagt klokkefjær? 

Teknisk sett kan bilen fortsatt kjøres med en ødelagt klokkefjær, men det frarådes på det sterkeste. En defekt klokkefjær kan deaktivere førerens airbag og sette hornet ut av funksjon. Begge er viktige sikkerhetssystemer.

Utskifting av klokkefjær: dette innebærer jobben 

Siden klokkefjæren sitter rett bak førerens airbag, bør utskifting utføres av en godkjent reparatør, mekaniker eller ingeniør, ikke som et gjør-det-selv-prosjekt. Prosessen innebærer å koble fra batteriet og la systemet utlades helt, demontere airbagmodulen og rattet, og deretter montere og sentrere den nye klokkefjæren før alt settes tilbake på plass og systemet kontrolleres for feilkoder.

Derfor er korrekt sentrering viktig ved montering

Sentreringen avgjør om en ny klokkefjær varer i årevis eller svikter etter få dager. Båndkabelen inne i kassetten har begrenset bevegelseslengde i begge retninger. Først når klokkefjæren monteres i midtstilling med hjulene rett frem, fordeles denne bevegelsen likt mellom fullt rattutslag til venstre og høyre. Hvis klokkefjæren monteres utenfor midtstillingen, vil kabelens slakk være brukt opp før rattet når fullt utslag. Da kan båndkabelen revne eller ryke, og airbagkretsen kan samtidig brytes.

Klokkefjærer i bilproduksjon

For OEM-er er klokkefjæren en konstruksjonsutfordring som må integreres i bilen lenge før det første kjøretøyet bygges.

Moderne klokkefjærer er presisjonsenheter, og kravene til dem øker. Fra adaptiv cruisekontroll til oppvarmet ratt betyr hver nye rattmonterte funksjon at flere kretser må føres gjennom den samme roterende koblingen. Samtidig blir plassen i rattstammen stadig mer begrenset etter hvert som flere teknologier integreres der. Resultatet er en komponent som må håndtere flere kretser på mindre plass uten at det går ut over levetiden.

Konstruksjons- og materialhensyn for OEM-er

En klokkefjær forventes å tåle hundretusener av rattbevegelser uten avbrudd i en sikkerhetskritisk krets. Å finne riktig balanse er nettopp der ekspertise innen fjærteknikk gir størst verdi i designfasen.

Materialvalg

Materialvalget bestemmer ytelsen. Vanlige alternativer er rustfritt stål i kvalitetene 301 og 302 samt kaldvalset høykarbonstål 1074/1095. Disse kvalitetene velges for kombinasjonen av fleksibilitet og utmattingsmotstand. Rustfritt stål og spesiallegeringer som Inconel egner seg for konstruksjoner som utsettes for varme, fuktighet eller korrosive miljøer.

Fjærdesign 

Geometrien er den andre halvdelen av ligningen. Viklingsdiameter, båndbredde og antall viklinger må balanseres mot styresystemets bevegelse fra ytterstilling til ytterstilling og plassen som er tilgjengelig i rattstammen. For lite slakk gjør at kabelen strekkes ved fullt rattutslag. For mye slakk kan føre til at viklingen bretter seg, gnisser eller lager støy. Hver konstruksjon krever en avveining mellom elektrisk kapasitet, rotasjonsområde og tilgjengelig plass.

Disse avveiningene løses best i designfasen. Som en erfaren fjærprodusent har Lesjöfors erfarne ingeniører gode forutsetninger for å løse disse utfordringene og utvikle en komponent som oppfyller kravene til ytelse og levetid i det aktuelle bruksområdet.

Klokkefjærer i OEM-kvalitet fra Lesjöfors 

Hos Lesjöfors designer og produserer vi klokkefjærer for nøyaktig kontrollert bevegelse i krevende bruksområder, blant annet i bilindustrien, både for OEM og ettermarkedet.

Teamene våre samarbeider med OEM-designere for å definere dreiemomentområde, rotasjonsvinkel, materiale og monteringsløsning for det aktuelle bruksområdet. Sammen avklarer vi avveiningene mellom elektrisk kapasitet, tilgjengelig plass og levetid allerede i designfasen. Deretter sikrer avanserte formings- og varmebehandlingsprosesser, kombinert med presisjonsvikling og kontrollert båndspenning, den utmattingsstyrken og dimensjonsnøyaktigheten komponenten krever.

Enten du spesifiserer en komponent til et nytt styresystem eller skal finne en velprøvd fjær til en eksisterende plattform, kan vårt globale ingeniørteam og distribusjonsnettverk hjelpe deg med å finne riktig løsning.

Utforsk utvalget vårt av klokkefjærer eller be om en kundetilpasset løsning.