Witam Was w ostatniej, dziesiątej części poradnika stworzonego przez Mike Kojima. Sądząc po reakcjach – czy to komentarze, czy maile, czy posty na forach, wiedza naprawdę się przydała i wielu osobom pomogła zrozumieć działanie zawieszenia w samochodzie. Teraz pozostaje już ta żmudna część, czyli testy, testy, testy i jeszcze raz testy. Tylko tak znajdziecie optymalne ustawienia dla Waszych samochodów i Waszego stylu jazdy. Ja chciałbym jeszcze raz podziękować MotoIQ za pozwolenie na przetłumaczenie tego cyklu, a Wam, za czytanie i pozytywny feedback. Aby już nie przedłużać…

The Ultimate Guide to Suspension and Handling Part X: Bump Steer/Toe Steer by Mike Kojima

Nadszedł czas, aby pomyśleć o zawieszeniu. Jednymi z najczęstszych problemów w prowadzeniu, z którymi się spotkasz w zmodyfikowanych autach ulicznych lub samochodach wyścigowych opartych na samochodach produkcyjnych, szczególnie w klasach, gdzie zabroniona jest relokacja punktów mocowań zawieszenia, są bump steer i toe steer. Bump i toe steer mają znaczące negatywne skutki dla prowadzenia samochodu, które objawiają się poprzez ściąganie kierownicy, nerwowość, niestabilność, niedokładność układu kierowniczego i jego nieprzewidywalność. Wszystkie te rzeczy są dla kierowcy przerażające.

Dla większości zmodyfikowanych, produkcyjnych samochodów, najczęstszym powodem kiedy bump i toe steer staje się problemem, jest zbytnie obniżenie samochodu. Większość nowoczesnych samochodów już w projekcie ma bump i toe steer, a zbytnie obniżenie zmienia geometrię która pogłębia ten efekt sprawiając, że zaczyna on być już poważną przeszkodą dla przyczepności. Jest to jeden z wielu powodów, dla którego zawsze sugerujemy aby nie obniżać więcej niż 1-2 cale (kom. 2,5-5 cm). Mamy teraz ustalone, że bum i toe steer są częstymi i poważnymi problemami, więc jak ich unikać i je naprawiać? Czytaj dalej!

Bump steer

Na precyzję kierowania i stabilność wpływa bump steer. Bump steer to skręt kół inicjowany niezależnie od tego co kierowca robi kierownicą, spowodowany poprzez skok zawieszenia, które reaguje na nierówności i przechyły nadwozia w zakrętach. Jest spowodowane poprzez elementy zawieszenia poruszające się po innych łukach niż drążki kierownicze podczas skoku zawieszenia.

Bump steer

Częstą przyczyna bump steera w samochodach z popularną kolumną McPhersona w przednim zawieszeniu jest to, że dolny wahacz i drążek kierowniczy nie są zgodnie umieszczone, przez co mają różne kąty pracy. Różnica pomiędzy łukami jest wielkością bump steera jaki powstaje. Zwykle, im samochód bardziej odbiega od projektowanej wysokości, bump steer będzie gorszy, gdyż różnica w kątach będzie coraz bardziej ekstremalna.

Praca zawieszenia McPherson

Jeśli, w zawieszeniu typu MCPherson, pozycja wewnętrznego drążka kierowniczego byłby zgodna z mocowaniem dolnego wahacza, bump steer byłby odczuwalnie zmniejszony.

Drążek kierowniczy

W tym samochodzie wyścigowym, aby wysunąć dalej drążki kierownicze, została zastosowana podkładka (kom. dość spora, ale mimo wszystko) pomiędzy je a maglownicę. Pozwoliło to na umiejscowienie drążka zgodnie z punktem obrotu wahacza. Samo to pozwoliło na zredukowanie 80% bump steera. Z seryjnymi elementami, ten samochód miałby poważne problemy z bump steerem.

W zawieszeniu z kolumną McPhersona, drążki kierownicze muszą wskazywać punkt chwilowy, czyli punkt który określamy rysując linię prostopadłą do górnego mocowania i drugą wzdłuż dolnego wahacza, do momentu przecięcia (kom. więcej o tym w dziewiątej części). To lub przegub drążka musi się znajdować w równoległej płaszczyźnie do wewnętrznego sworznia wahacza (kom. czyli patrząc od przodu, przegub przy mocowaniu drążka musi być tak ustawiony, aby można było między nimi wytyczyć pionową linię). Dopóki drążki kierownicze będą umiejsowion w ten sposób bump steer będzie mały. Jednak więszkość samochodów produkcyjnych ma kompromis pomiędzy rozmieszczeniem elementów układu kierowniczego a dostępnym miejscem, więc często te lokalizacje są efektem tego kompromisu, który jest potęgowany poprzez obniżenie. Duże obniżenie samochodu oddala od siebie te połączenia (kom. kąty pracy się rozjeżdżają – ale to już zapewne wiecie :) )

Nissan Sentra

Nissany Sentra mają jedne z najgorszych bump steerów z samochodów w których majstrowaliśmy. Gdy obniżyliśmy do odpowiedniej wysokości dla wyścigów, przednie zawieszenie miało tyle bump steera i ile skoku zawieszenia! Oznaczało to wiele ruchów kierownicy na wyboistych zakrętach, powodując nerwowość podczas hamowania i powodowało trudności w opanowaniu podsterowności w środku zakrętu.

końcówka drążka korygująca bump steer

Aby pomóc sobie z bump steerem, w wyścigowej Sentrze zamontowaliśmy końcówkę drążka do góry nogami. Choć wydaje się to drastyczne, eliminuje ponad 50% przerażających ilości bump steera, które miała seryjna lokalizacja po obniżeniu samochodu. Idealnie by było jeśli sworzeń były 3/4″ wyżej (kom. 0.95 cm – czyli trzeba było by przerabiać zwrotnicę), ale to rozwiązanie jest łatwe jak i praktyczne oraz bardzo pomaga.

Co możesz zrobić aby zredukować bump steer? Do wielu samochodów są dostępne części umożliwiające na relokację sworzni w końcówkach drążków kierowniczych. Końcówki drążków kierowniczych z łożyskami kulowymi oraz podkładki mogą być dostosowane w celu redukcji bump steera poprzez umiejscowienie drążków w korzystniejszym kącie. SPL i Whiteline robią zestawy do redukcji bump steera dla popularnych samochodów, takich jak 240SX, 300ZX i EVO. Jesli takich cześci nie ma do Twojego ulubionego samochodu, lokalny tuner wyścigowy może z łatwością je dla Ciebie zrobić za pomocą łożysk kulowych i wykonania adapterów do nich.

Whiteline

Whiteline produkuje zestawy do korekcji bump i toe steera dla wielu popularnych samochodów. Zestawy Whiteline pozwalają na większe obniżenie Twojego samochodu, pozostawiając prawidłowe działanie. Whiteline sprytni przeniosło sworznie poprzez użycie końcówek drążków i sworzni z dłuższymi mocowaniami. Powyższy zestaw jest dla FR-S/BRZ/GT-86. Kochamy zestawy Whiteline, gdyż pozwalaja nam zaoszczędzić kłopotów przy konwersji na uniballe (kom. czyli właśnie łożyska kulowe. Jest takie stopniowanie sztywności elementów zawieszenia poprzez materiał jako najmiększa guma > poliuretan > metal w takich sworzniach wahacza „cywilnych” wokół kuli jest guma, która amortyzuje jego pracę. W hardkorowych rozwiązaniach wyścigowych jest już sam metal, gdyż nie można sobie tam pozwolić na „tolerancję” w geometrii wynikające z pracy gumy/tworzywa. Minus? Trochę brudu i taki element się rozsypuje) i obrabiania części aby je przystosować, jak i produkowaniem podkładek. Poprzez używanie złącz OEM, zestawy Whiteline są bardziej uliczne i wytrzymalsze niż odpowiedniki z łożyskami kulowymi, które są elementami dla samochodów wyścigowych.

geometria zawieszenia.

Tutaj mamy zestaw Whiteline dla Subaru STI. Wszystko ładnie się układa.

wielowahacz

Dość łatwo jest zaprojektować zawieszenie dla układu wielowahaczowego, które nie będzie miało dużo bump steera. Aby to zrobić, drążki kierownicze muszą znajdować się pomiędzy dwoma pionowymi liniami narysowanymi poprzez górne i dolne mocowania wahaczy, a dodatkowo musza byś skierowane (kom. drążki) w stronę punktu chwilowego – tak jak widać na obrazku.

Team America BNR32

Pozbycie się ton bump steera jest jednym z problemów jakie atakowaliśmy przy opracowaniu przedniego zawieszenia w BNR32 Team America. Seryjna geometria była tak zła, ze musieliśmy ją drastycznie przebudować. Zauważ, że nadal używaliśmy seryjnych pionowych linii. Korzystaliśmy z wytycznych z poprzedniego obrazka. Z powodu umiejscowienia przedniego dyferencjału, które kolidowało z idealnym umiejscowieniem maglownicy, nie udało nam się w 100% perfekcyjnie, ale i tak jest o wiele lepiej niż seryjnie.

Ucząc się, jaki wpływ zmiany geometrii zawieszenia ma na zachowanie samochodu, możesz dostroić Twoje zawieszenia w taki sam sposób jak szefowie teamów wyścigowych. Zrozumienie tych cech geometrii i umiejętności jej ustawienia jest potężnym narzędziem, gdy próbujesz wycisnąć z możliwości w zakręcie znacznie więcej, niż to co seryjnie oferuje samochód. Jeśli jesteś kierowcą wyścigowym, autocrossowym, driftingowym albo po prostu fanem szybkiego pokonywania serpentyn, te narzędzia zaoferują ci znaczącą przewagę podczas osiągania następnego poziomu w konfiguracji samochodu.

VW drążek kierowniczy

W VW, podniesienie drążka kierowniczego, tak jak to robi zestaw od Whiteline, umiejscawia go w znacznie korzystniejszej pozycji do redukcji bump steera.

Nissan S - drążki kierownicze

Chociaż podwozie Nissana S jest zaprojektowane bardzo dobrze, aby nie powstawał zbyt duży bump steer, kiedy mocno obniżysz roll center, bump steer wraca do zabawy. Dodaliśmy podkładki na końcówce drążka kierowniczego, aby umieścić go w linii ze sworzniem wahacza i zamieniliśmy końcówkę na regulowaną z uniballem (kom. macie przy okazji wyobrażenie jak łatwo można przygotować takie końcówki :) ), aby dodać trochę rozbieżności i tym samym wyostrzyć reakcję na ruchy kierownicą i zmniejszyć podsterowność w środku zakrętu.

Toe Steer

Toe Steer jest bliskim krewnym bump steera z tą różnicą, że dotyczy tylnego zawieszenia samochodu. Toe steer jest zmianą zbieżności spowodowanej przez różnej długości wahacze i punkty mocowania przez które występują różne łuki pracy elementów zawieszenia, podczas jego pracy. Te zmiany w zbieżności będą powodować niespodziewane i nienaturalne dziwactwa w przyczepności samochodu.

toe steer

Toe Steer to skręt tylnej osi spowodowany przechyłem nadwozia lub pracą zawieszenia. Toe steer może spowodować, że samochód będzie nagle nadsterowny lub niestabilny przy dodaniu gazu lub hamowaniu.

toe steer

W samochodach z belką będą miały toe steer. nawet 3- i 4- wahaczowe zawieszenia, zależnie od punktów mocowania wahaczy, a także wyposażonych w pióra samochody i ciężarówki, jeśli przednie i tylne mocowania nie są w tej samej płaszczyźnie. Jeśli tylne mocowanie resora piórowego będzie wyżej od przedniego, oś będzie dążyła do zbieżności. Jeśli przednia będzie wyżej – do rozbieżności. Ukradłem ten obrazek z artykułu w SCC, który napisałem dawno temu.

Niektóre zawieszenia, jak np.: wahacz wzdłużny wleczony, półzależny spotykany w latach 80 w BMW, Toyotach Supra mk2, Nissanach Z i Datsunie 510 mają spory toe steer wynikający z konstrukcji. Ich zawieszenia z wahaczami wleczonymi powodują rozbieżność podczas przechyłu, czy przysiadu dając tym samochodom poważne napływy nadsterowności i brak stabilności przy dodaniu gazu.

Wyścigowe E30

Wybaczcie Hipsterzy, wyścigowe dziedzictwo, czy nie, BMW E30 i wcześniejsze modele mają wzdłużne wahacze wleczone, półzależne, które powodują rozbieżność przy przechyle. Odpuszczenie gazu lub mocne przechylenie w stronę zakrętu będzie powodować niestabilność i nagłą nadsterowność (kom. tutaj małe info, które zdobyłem jak kiedyś śledziłem opis zawieszenia E30 – DTMowe E30 miały mega mocno zmodyfikowane zawieszenia wraz z przeniesionymi punktami mocowań, więc ciężko je porównywać do seryjnych E30 i M3 E30. Mike mówi o „tych cywilnych” przystosowanych do jazdy torowej).

Datsun 510

To samo dotyczy Datsunów 510, 280 i 300Z. Nawet jeśli te samochodu mają zwycięską historię, ich prowadzenie cierpi na choroby związane z zawieszeniem z wahaczem wleczonym półzależnym.

twinspark racing 911

Tak jest, nawet potężne 911, do modelu 964 miał wahacze wleczone półzależne. Całe bogactwo wyścigowego dziedzictwa nie zmieni tego faktu. Tylne zawieszenie i położony z tyłu silnik były elementami, które dały 911 reputację samochodu trudnego w szybkiej jeździe.

E30 tylne zawieszenie

Zawieszenia z wahaczem wleczonym półzależnym jak pokazane tu z E30 są skierowane do wewnątrz. Zostały stworzone aby rozwiązać problem wysoko umieszczonego roll centera, które miały pierwsze niezależne zawieszenia jak kołyszące osie (kom. tak wiem, mega dziwna nazwa, ale poczytajcie o zawieszeniu np.: Chevloreta Corvaira). Ze względu na ukośne wychylenie ramion, wahacz powoduje rozbieżność podczas kompresji zawieszenia. Rozbieżność na tyle powoduje nadsterowność w zakręcie i utratę stabilności podczas przysiadu w trakcie przyśpieszenia.

semitrailing arm

Kąt obrotu, który powoduje, że wyraźnie widać rozbieżność. Zbytnie obniżenie wahacza wleczonego półzależnego doprowadza do prawdziwie nikczemnego prowadzenia.

Inne zawieszenia są projektowane do zbieżności podczas przechyłu samochodu, a takie wersje wahaczy wleczonych można znaleźć w Porsche 928 i RX-7 FC, mają dodatkowe wahacze, wraz z selektywnie zgodnymi tulejami aby zawieszenie pasywnie prowadziło do zbieżności podczas przechyłu. To pomoże samochodowi przechodzić w przewidywalną podsterowność, gdy osiągnie limit przyczepności.

tech_pic_sus_weissach-m

Co ciekawe, w latach 80′, Porsche z 928 i Mazda z FC próbowali korygować tendencję wahacza wleczonego do rozbieżności, poprzez dodanie dodatkowego wahacza. Działało to poprzez dodanie dodatkowego łączenia pomiędzy ramię wahacza a tuleję, co zmuszało do zbieżności kół. Raczej fajne, dopóki tuleja się nie zużyje lub ktoś zablokuje ją poprzez użycie sztywniejszych materiałów (kom. dlatego w FC nie stosuje się tam poliuretanów bo albo szybko się rozrywają, albo psują prowadzenie). To była jedna z pierwszych korekt geometrii poprzez użycie dynamiki gumowej tulei.

Nadmierne obniżenie samochodu może pogorszyć toe steer poprzez umiejscowienie statycznych punktów wahaczy w dalszych miejscach od tych zaprojektowanych. Belka skrętna z wleczonymi wahaczami, stosowana w wielu małych samochodach FWD będzie dobrym tego przykładem. W seryjnym ustawieniu wahacze są zwykle równolegle do podłoża. Kiedy samochód się przechyla, zewnętrzne ramie wskazuje w dół a wewnętrzne w górę. Zmiana zbieżności osi wynosi zero, gdyż pomimo tego, że wahacze wychylają się w różnych kierunkach, ich kąty pozostają te same, więc efekt końcowy dla toe stera jest taki sam.

911 wahacz

Biedne 911, zła kontrola toe steera i wysoki moment bezwładności powodowała interesujące prowadzenie. Mimo wszystko udawało się wygrywać wiele wyścigów.

Teraz, jeśli ten sam samochód zostaje posadzony na glebie poprzez użycie zestawu sprężyn obniżających Szalonego Ricera, przednie wahacze będą skierowane w dół. Podczas przechyłu, wewnętrzny wahacz będzie wypychał oś na zewnątrz, w czasie gdy zewnętrzny będzie ciągną ją do środka powodując zbieżność kół i pogorszenie podsterowności.

acentryczne tuleje.

Jednym ze sposobów na zmianę krzywej zbieżności jest przeniesienie punktów mocowania zawieszenia. Niewymagające fabrykacji rozwiązanie oferowane przez niektóre firmy to użycie tulei z acentrycznym wnętrzem, które mogą trochę przenieść punkty mocowania zawieszenia. Dla przykładu, jest to cześć od Whiteline. Poprzez przeniesienie punktu zbieżności lub mocowania wahacza w wielowahaczowym zawieszeniu, możesz na prawdę otrzymać sporą różnicę w krzywej zbieżności, nawet przy niewielkim ruchu.

Tuleja acentryczna.

Tutaj widać tuleję acentryczną w akcji. Jak widać Punkt wychyłu mona całkiem sporo przesunąć (kom. normalnie te śruby są w linii jak coś ;) )

Jest tyle sposobów na redukcję negatywnych efektów toe steera, że omówimy tylko kilka z nich. Dla wahaczy wleconych, półzależnych, aby niwelować rozbieżność podczas przechyłu, zawieszenie powinno być sztywniejsze, ograniczając jego ruch. Następnie zawieszenie powinno zostać ustawione ze sporą statyczną zbieżnością. Chociaż to rozwiązanie wydaje się być inżynierią jaskiniowców, należy pamiętać, że zarówno Datsun 510 jak i Seria 3 od BMW cieszyły się długą i pełną sukcesów tradycją wyścigową.

Tuleje acentryczne Whiteline

Kolejnym przykładem na korekcję krzywej zbieżności jest ten zestaw eliminujący toe steer dla EVO, zrobiony przez Whiteline. Koryguje on krzywą zbieżności dla obniżonych EVO.

Tuleja acentryczna EVO IX Whiteline

Zestaw jest zamontowany w EVO IX. Przenosi punkt obrotu o około pół cala.

driftowóz zawieszenie

W profesjonalnych samochodach do driftu punkty montażowe są często przeniesione aby samochody osiągały większą zbieżność podczas przechyłu. Dzięki temu toe steer pomaga kierowcy w mocniejszym wciskaniu gazu podczas wciskania gazu aby mieć większą prędkość i bardziej zaangażować przepustnicę podczas poślizgu, w tym czasie mają mniejszą zbieżność statyczną. Daje to bardziej przewidywalne zachowanie po odpuszczeniu przepustnicy, więc samochód będzie miał mniejszą tendencję do prostowania i wystrzelenia w złym kierunku.

Whiteline oferuje acentryczne tuleje dla EVO, aby przenieść punkty obrotu oraz zredukować toe steer. Przeniesienie mocowań wahaczy i pozostałych elementów jest także prostą sprawą dla tunera wyścigowego, aby skorygować geometrię w mocno obniżonych samochodach. Przejdźcie się po pitstopach wyścigów ze światowych mistrzostw (kom. cokolwiek: WTCC, BTCC, JTCC – cokolwiek z produkcyjnymi wozami) i zobaczycie te rozwiązania w akcji. Nie jest to zbytnio skomplikowane lub drogie. Samochody z wahaczami poprzecznymi łapią rozbieżność, kiedy są obniżone. Powszechnym trikiem na scenie Datsunów 510 jest rozcięcie punktów mocujących w belce poprzecznej, aby skorygować zbieżność, camber i roll center poprzez przesunięcie mocowań na zewnątrz i do góry.

Spawane relokatory punktu obrotu.

Możesz także kupić uniwersalne regulatory punktów obrotu, do wspawania. To sprawia, że korekty są super łatwe, a montaż wymaga tylko podstawowych zdolności fabrykowania.

Belka datsun 510

Oto przykład z Datsuna 510, ze wspawanymi do belki poprzecznej regulatorami, aby możliwe było ustawienie tylnej zbieżności i cambera. Jak sprawić aby samochód z wahaczem wleczonym prowadził się dobrze? Dodajesz sporo statycznej zbieżności i usztywniasz zawieszenie tak jak to tylko możliwe. Ta strategia działała przez wiele pokoleń i mnóstwo wyścigów zostało wygranych samochodami wyposażonymi w wahacz wleczony. Jednak w dzisiejszych czasach z bardziej wyrafinowanymi projektami zawieszeń, coraz powszechniejszymi w wyścigach samochodów produkcyjnych, samochody z wahaczami wleczonymi już nie są konkurencyjne poza starymi i wyspecjalizowanymi klasami wyścigowymi (kom. niestety – nie zrobi się E30 aby było szybsze w zakręcie od np.: E90).

Mamy więc dokładnie wyjaśnioną tematykę bump i toe steera, jak i sposobu na ich naprawę. Następnie w naszej serii, spojrzymy w inne elementy geometrii podwozia Twojego samochodu oraz jak możemy je poprawić dla wydajnego wykorzystania (kom. Moto IQ poplątało kolejność, więc chodzi tutaj o część dziewiątą, która mówi o Roll centerze).

Jeśli jesteś nowy w tej serii, proponuję przejrzeć i przeczytać całą serię od początku.

MotoIQ

Zobacz także:

Zostaw odpowiedź