Wpływ sztywności drążka na nierówne, nierówne drogi

Właśnie przeczytałem naprawdę fajny artykuł na temat fizyki wahań . Obejrzałem także wideo omawiające zachowanie zawieszenia na nierównych drogach .

Załóżmy, że:

• Pojazd z napędem na przednie koła jadący za zakrętem z prędkością, która na suchej, gładkiej i poziomej drodze byłaby w przybliżeniu maksymalną prędkością, jaką mogłaby osiągnąć przed rozpoczęciem podsterowności.
• Dla uproszczenia, wszelkie zmiany drążka przechyłu byłyby dokonywane z przodu iz tyłu w taki sposób, aby nie miało to wpływu na TLLTD.
• Uderzenia, rozpórki, sprężyny nie ulegną zmianie.
• Przez „nierówne” drogi rozumiem typowe nie idealne warunki jazdy, które możesz napotkać na co dzień: Pomyśl łatki, szwy i dziury na autostradach, pomyśl marsz, koleiny i wgłębienia (np. Typowe zużycie dróg w pobliżu znaków stopu, na drogach uczęszczane przez ciężarówki itp.) na drogach miejskich, na łatach po zakończeniu budowy, na drogach przygotowanych do zmiany nawierzchni, podniesionych włazach, wgłębieniach drenażowych itp. To szeroka definicja, ale nie mam na myśli warunków terenowych ani postapokaliptycznych.

W takim przypadku, w jaki sposób sztywniejszy zestaw wahaczy wpłynie na prowadzenie pojazdu na nierównym, nierównym chodniku ? Wydaje mi się, że każda dyskusja na temat teorii zawieszenia i fizyki zakłada dobre warunki drogowe.

Rozważmy na przykład powyższy scenariusz: szybkie pokonywanie zakrętów w lewo, a następnie z kolei uderzyłem dość dużą, powiedzmy, głębokość 2-3 cm dziury w doniczce lewym przednim kołem.

Z mojego ograniczonego zrozumienia efekt zbyt sztywnego drążka wychylnego byłby jednym z następujących:

1. Lewa rozpórka rozszerzyłaby się do dziury, wywierając siłę skierowaną w dół na koło.
2. Za pomocą drążka kołysania niektóre z nich zostaną również przeniesione na prawą stronę, wywierając siłę skierowaną do góry na prawą stronę ciała.
3. Po wyjściu z dziury wydarzyło się coś ... skomplikowanego, czego nie mogę zrozumieć.

Lub:

1. Lewe amortyzatora będzie chciał rozszerzyć w dziurę.
2. Ekspansja lewej strony byłaby ograniczona przez drążek boczny siłą skierowaną w dół po prawej stronie z powodu zakrętu.
3. Lewe koło odzyskałoby kontakt z podłożem dłużej, powodując, że prawe koło doświadczyłoby większej siły bocznej (która nie była już absorbowana przez lewe koło), a samochód łatwiej podsterowności. A może wydarzy się coś innego.

Czy jestem na dobrej drodze z jedną z tych ocen? Jaki byłby efekt?

Również jako (być może zbyt szerokie) pytanie: jaki wpływ powinny mieć trudne warunki drogowe, decydując się na idealną konfigurację wahacza?

tl; dr: usztywnienie jednego z drążków wahadłowych w samochodzie spowoduje, że koniec będzie bardziej luźny w odpowiedzi na stany przejściowe.

Na wysokim poziomie drążek działa jak sprężyna, jak każda inna. Możesz zdemontować problem z drążkiem wahliwym, rozważając element na raz. Na przykład wyobraź sobie, że jeden koniec drążka wahliwego jest przymocowany do zespołu koła na jednym końcu, ale jest przymocowany do nieruchomego punktu na drugim. Jeśli spróbujesz nagle przesunąć zespół koła w górę lub w dół (jak to bywa w przypadku przejściowych uderzeń i spadków w twoim przykładzie), pasek spróbuje obrócić się w punktach obrotu. Gdyby drugi koniec nie był do niczego przymocowany, pasek oczywiście po prostu swobodnie się obracał. Ponieważ jednak przykręcono go w tym przykładzie, pręt działa jak sprężyna skrętna, przeciwdziałając skręcaniu. Im bardziej pręt będzie się obracał, tym większy wynikowy toczek, który pręt wywiera w przeciwnym kierunku.

Oczywiście nie przykręcamy końców wahaczy do ramy. Łączymy je z punktami zawieszenia na obu końcach. Jako takie są teraz sprzężone z całym tłumionym systemem sprężyn, który już tam był. Ponownie, jeśli dodamy siłę do jednego koła, drążek wahliwy spróbuje obrócić się w tych punktach obrotu. Spowoduje to wywieranie równoważnej siły na drugi zespół koła (jeśli spróbujesz podnieść prawe koło, drążek będzie próbował podnieść lewe koło).

Oto, od czego zaczynamy dochodzić do kluczowych punktów twojego pytania: pamiętaj, że sprężyny wywierają siły tylko wtedy, gdy są przesunięte ze stanu spoczynkowego. Na potrzeby tej dyskusji trzymajmy się sprężyn liniowych:

F = k * d

gdzie F = siła, k = stała sprężyny id = odległość lub ugięcie. Odpowiednikiem sprężyn skrętnych jest:

T = k * theta

gdzie T = moment obrotowy, k = inna stała sprężyny, a theta = kąt skrętu. W obu przypadkach widać, że im bardziej ściśniesz, rozciągniesz lub skręcisz sprężynę, tym większa będzie uzyskana siła lub moment obrotowy. Co ważniejsze: jeśli nie poruszysz sprężyną, w ogóle nie będzie siły. Tak więc, aby drążek wahadłowy wywierał jakąkolwiek siłę na rozważane koło, musi on powodować ugięcie sprężyny drugiego koła (ściśnięcie lub rozciągnięcie). Jest to bardzo ważne: drążek wahadłowy nic nie robi, dopóki nie wydarzy się coś po drugiej stronie samochodu.

Innym sposobem na powiedzenie tego jest to, że wahacze sprawiają, że zawieszenie na cztery koła jest znacznie mniej niezależne.

Przeanalizujmy twój pierwotny problem w taki sposób, abyśmy mogli go rozwiązać. Wyobraź sobie pojedynczą parę kół ze sprężynami i przymocowanym drążkiem wahliwym. Jest to magiczny wahliwy drążek, na którym możemy wybierać różne stałe skręcania (od wiotkiego spaghetti do sztywnej belki stalowej I). Teraz wywieramy boczną siłę na ten cały sprzęt, który jest tylko nieco mniejszy niż limit pojedynczej opony (tj. Jeśli na ziemi byłaby tylko jedna łata stykająca się z oponą, prawie się ślizgałaby, ale z dwoma nie.).

Teraz zmniejsz magiczny drążek wahadłowy do niemal zerowej wartości sztywności i uderz jednym kołem (np. Nagle podnieś powierzchnię styku z ziemi), dopóki siła boczna będzie się utrzymywać. To uderzenie prawie nie wpływa na koło przeciwne, więc jego powierzchnia styku z oponą nie jest naruszona. Ponieważ starannie wybraliśmy siłę boczną, aby była tylko mniejsza niż siła potrzebna do popchnięcia opony na bok, system pozostaje nienaruszony.

Teraz ustaw magiczny drążek, aby skutecznie nieskończoną sztywność. Teraz, kiedy podnosimy jedno koło, drugie koło jest również podnoszone. Ponieważ obie opony tracą kontakt, cały system zaczyna się ślizgać na boki.

Rzeczywistość jest oczywiście gdzieś pośrodku, ale tego rodzaju eksperyment myślowy ma sens: jeśli podnosisz jedno koło, drążek wahadłowy spróbuje również podnieść drugie. Powoduje to, że cały koniec samochodu czuje się, jakby się uwolnił.

Praktyczny przykład z prawdziwego życia: kiedy miałem FWD Integra, próbowałem dokładnie tego eksperymentu. Mój tylny wahacz miał trzy ustawienia, które pozwalały mi kontrolować sztywność (tak naprawdę wpłynęły na dźwignię, którą reszta zawieszenia miała na wahaczu, ale wynik był faktycznie taki sam). To dało mi cztery możliwe ustawienia sztywności do eksperymentowania: brak pręta + trzy coraz bardziej sztywne wybory pręta. Jest jeden szczególny rampa się w pobliżu, które mogę używać, aby spróbować obcisłe prawnych zakrętów. Odkryłem, że zwiększenie sztywności obniży jakość jazdy po nierównościach i zwiększy wrażenie, że tył wyskoczy (spróbuj nadsterowności).

Dodanie drążka wahliwego spowoduje ostrzejszą jazdę

Próbowałem wyjaśnić mechanikę za pomocą tej grafiki obok siebie :

Wyjaśnienie

• Kiedy koło napotka rów, ciężar pojazdu na tym kole spowoduje jego odchylenie w dół. Powoduje to rozciągnięcie sprężyny zawieszenia, powodując działanie siły oporowej w przeciwnym kierunku.

• Dodanie drążka wahadłowego wprowadza do mieszanki dodatkową siłę oporową, która zmniejsza siłę sprężystości oporowej. Powoduje to mniejsze ugięcie sprężyny w porównaniu do tego, kiedy nie było drążka wahliwego.

• Mniejsze ugięcie sprężyny oznacza, że ​​nadwozie pojazdu będzie chciało podążać za kołem do dziury bardziej niż wtedy, gdy nie było wahacza.

Ponieważ zdjęcie jest warte tysiąca słów

To jest efekt kołysania

Nic dziwnego, że kołyszące się poprzeczki i off-road rzadko się ze sobą łączą

Chcesz, aby podwozie było trochę obrotowe i elastyczne.

Inne części dość łatwo ulegałyby przymusowi.

W rzeczywistości wahliwe pręty są przykręcone do podwozia w miejscu gdzieś w pobliżu dolnych wahaczy (z przodu, na ramie pomocniczej). Zasadniczo sprawia, że ​​każdy narożnik jest sztywniejszy indywidualnie. Biorąc to pod uwagę, istnieje pozycja „zero” (gdzie zawieszenie ma miejsce, gdy samochód jest zaparkowany), więc im dalej zawieszenie odjeżdża od tej pozycji zerowej, dodatnie lub ujemne, tym większy opór (chyba możesz pomyśleć o tym jak o pry batonie?). Więc jeśli masz drążek wahliwy o małej średnicy, łatwo się wygina, umożliwiając większy skok zawieszenia, a gdy wejdziesz w niektóre drążki wahliwe o większej średnicy, koło pozostanie w powietrzu (zasadniczo w pozycji zerowej), jeśli jest w dziura. W tym przypadku naprawdę chodzi o to, aby zwiększyć przyczepność lub zabrać ją z powrotem, zwykle po załadowaniu zawieszenia. Im bardziej miękka konfiguracja,

http://speed.academy/how-swaybars-work/

Wszystko to oczywiście uwzględnia cel paska Ant-sway. Oczywiście jest to funkcja bezpieczeństwa kontroli, która wchodzi w grę przy wyższych prędkościach lub w sytuacjach awaryjnych, aby zapobiec przetoczeniu i utrzymać kontrolę. To powiedziane. Tak, standardowa konstrukcja stabilizatorów anty-Sway negatywnie wpływa na komfort jazdy, ponieważ ograniczają one cel projektowania niezależnego zawieszenia. Co ciekawe, nowsze Jeep Wranglers mają teraz funkcję, dzięki której drążek wahliwy można zdalnie odłączyć od kabiny kierowcy. Warto również zauważyć, że późniejsze modele Royals Royce mają teraz „ Active Sway Bar ”, który został zaprojektowany, aby umożliwić swobodny ruch zawieszenia do pewnego momentu.jedna z cech konstrukcyjnych, która pozwala na bardzo wygodne i adaptacyjne właściwości jezdne pojazdu.

Chociaż drążki wahliwe są funkcją bezpieczeństwa, szybko stają się obszarem, który wymaga aktualizacji projektu, aby dobrze współpracować z dzisiejszymi bardziej aktywnymi zawieszeniami.