Przedostatnia środa, w której spotykamy się z poradami Mike Kojimy na temat zwiększenia możliwości Waszych samochodów. W tym odcinku zajmiemy się tzw. Roll Centerem. czyli punktem z którego samochód się przechyla. We wcześniejszych częściach tłumaczyłem go jako “punkt wychyłu, więc powinniście zapamiętać :)
W pierwszych częściach naszej serii omówiliśmy podstawy spraw zawieszeniowych. Teraz nadszedł czas aby pogrzebać w strojeniu geometrii zawieszenia. Ustawienie geometrii jest krokiem dalej niż montaż ulicznych części. Wprowadzanie zmian na tym poziomie jest pracą dla inżynierów zawieszeń w samochodach wyścigowych, jednak zauważyliśmy iż coraz więcej popularnych samochodów ma części pomagających w tych ustawieniach. Niektórzy z Was są również wystarczająco zaawansowani aby samemu z tym eksperymentować.
Roll Center
Roll center to pozorny punkt w przestrzeni wokół którego się obraca się (kom. przechyla) samochód, gdy działają na niego siły w zakręcie. Roll center jest ważny, gdyż jego położenie określa, jak samochód będzie sie prowadzić i jakie czynniki należy wziąć pod uwagę podczas strojenia zawieszenia.
Namierzenie Roll Centera należy rozpocząć od znalezienia chwilowego punktu każdej ze stron zwieszenia, w widoku od przodu.Punkt chwilowy (kom. naprawdę nie pytajcie) jest punktem w przestrzeni wokół którego obracają się wahacze. Rysując linię od mocowania, poprzez sworznie, górnych i dolnych wahaczy i przedłużając ją do momentu skrzyżowania, które będzie Chwilowym Punktem. Teraz narysuj po obydwu stronach linię od centrum kontaktu opony (kom. Punkt Dave’a – ktoś pamięta? :) ) do punktu chwilowego. Punktem w którym te linie się przetną będzie Roll Center. Dla zawieszenia McPhersona górną linię rysujemy pod kątem 90 stopni do kolumny amortyzatora, na wysokości górnego mocowania.
Największe efekty jakie roll center jakie działają na prowadzenie samochodu, to jak pojazd reaguje na ruchy kierownicą w zakręcie, jak mocno samochód się przechyla w zakręcie i jk przyjazny jest balans samochodu gdy jesteśmy na granicy przyczepności.
Dystans pomiędzy roll center a środkiem ciężkości jest zwany “para przechylającą” (kom. jeśli ktoś wymyśli lepsze określenie na Roll Couple – zapraszam ;) ). Położenie środka ciężkości określamy poprzez podnoszenie samochodu, gdy jest on na wagach, o określoną wysokość i obserwację zmiany wagi na kołach. Wtedy dane wprowadzacie w równanie (kom. niestety MotoIQ takowego nie dało, ale MACIE TUTAJ fajny kalkulator. Wprawdzie w calach i funtach, ale zrobi za Was całą matematykę. Chętni “całą matematykę” znajdą w internecie) i otrzymujecie koordynaty środka ciężkości. Jako, że możemy dość bezpiecznie założyć, iż większość ludzi nie posiada precyzyjnie wypoziomowanej podłogi oraz drogich wag samochodowych (kom. najtańsze to kosz na poziomie 1200 Euro. Zresztą, zobaczcie TUTAJ), zazwyczaj bezpiecznie można oszacować wysokość środka ciężkości dla przedniej osi na poziomie wysokości wału korbowego. Z tyłu jest to najczęściej wysokość podłogi bagażnika. Para przechylająca jest ramieniem dźwigni której używa siła odśrodkowa aby przechylić wokół roll centera samochód w zakręcie.
Im dłuższa para przechylająca, tym z większą dźwignią siła odśrodkowa działa na zawieszenie poprzez środek ciężkości i samochód będzie się bardziej przechylał w zakręcie. Dłuższa para przechylająca powoduje, że samochód wolniej reaguje na ruchy kierownicą. Transfer masy wynikający z mocnego przechylenia i długiej pary przechylającej nie wpływa za bardzo na całkowity transfer masy, jednak zwiększa dynamiczny transfer masy (kom. przechodząc z jednego zakrętu w drugi), który już sprawia, że samochód staje się nerwowy i trudniejszy w prowadzeniu przy limicie przyczepności.
Odwrotna sytuacja ma się z krótką parą przechylającą. Jeśli para przechylająca jest krótka, inżynierowie nazywają to geometrycznym stabilizatorem, który ma taki sam efekt jak usztywnienie zawieszenie, zwiększa transfer masy na zewnętrzną opon. To może zwiększyć pod- lub nadsterowność w zależności od tego na którym końcu samochodu to zrobisz.
Często pomijaną wadą obniżenia (kom. samochodu) jest to, że w większości samochodów roll center obniża się znacznie bardziej niż środek ciężkości. Mimo, że obniżenie środka ciężkości i zwiększenie rozstawu kół są dwoma najbardziej skutecznymi sposobami na zmniejszenie transferu masy, zbyt duże obniżenie powiększa parę przechylającą i dynamiczny transfer masy
To pokazuje co się dzieje z dźwigną przechyłu w zbyt obniżonym samochodzie. Dla ekstremalnie niskich aut, jak niektóre driftowozy czy samochody wyścigowe, roll center musi być z tego powodu skorygowany. Zobaczcie różnicę pomiędzy roll centerem, a środkiem ciężkości pomiędzy przykładami obniżonego i zwykłego zawieszenia.Może to anulować zalety obniżenia środka ciężkości i jednostajnego transferu masy. Olbrzymia para przechylająca stworzona poprzez nadmierne obniżenie będzie wymagała zbyt sztywnego zawieszenia do kontroli ruchów nadwozia. A gdy zawieszenie jest za sztywne, nie będzie skutecznie absorbować nierówności drogi, co utrudni utrzymanie kontaktu opon z podłożem, a nie możesz jechać szybko kiedy opony nie dotykają ziemi. My, inżynierowie nazywamy to wstrząsaniem opon.
Wysoka pozycja roll centera może spowodować podniesienie koła podczas ostrego skręcania. To podnoszenie jest bardzo niebezpieczne i jest powodem dlaczego Garbusy VW i Chevrolety Covairy przed 1964 z łamanym tylnym mostem miały niepokojącą tendencję do przewracania się. W większości samochodów roll center jest na wysokości 2″-4″ od podłoża (kom. 5-10 cm), dla przedniego zawieszenia i 4″-10″ (kom. 10 – 25 cm) dla tylnego z tym, że tylny musi być wyżej od przedniego. Jest tak gdyż samochód będzie transferował więcej masy na przód z powodu zwiększonego geometrycznego stabilizatora, dając bardziej przewidywalną tendencję do podsterowności przy całkowitym limicie. Większość samochodów wyścigowych jest w ten sposób budowana.
Lokacje środka ciężkości i roll center mogą zostać użyte to przewidzenia charakterystyki zachowania samochodu. Jeśli połączymy przedni i tylny roll center to ta linia będzie reprezentować oś przechyłu samochodu. Oś przechyłu jest osią według której samochód będzie się przechylał w zakręcie. Oś środka ciężkości może być wykreślona poprzez połączenie przedniego i tylnego środka ciężkości (kom. na przedniej i tylnej osi samochodu. Co ważne, na osi środka ciężkości znajdziemy oczywiście sam punkt środka ciężkości całego samochodu, ale to chyba oczywiste).
Oś środka ciężkości od teraz będzie się nazywać Osią Mike’a, ponieważ nie mogłem znaleźć obecnie istniejącego terminu inżynieryjnego na nią! Gdy narysowane są obok siebie Oś Przechyłu oraz Oś Mike’a, to dystanse i nachylenie między nimi da Wam jaką charakterystykę prowadzenia będzie miał samochód.
Jeśli przestrzeń pomiędzy tymi dwoma liniami jest mniejsza w przedniej części, z obniżającą się Osią Mike’a (kom. ku przodowi oczywiście), samochód będzie miał tendencję do podsterowności z powodu większego transferu masy na zewnętrzne koło na przedzie w wyniku większego stabilizatora geometrycznego. Jeśli dystans pomiędzy liniami będzie większy na przedzie niż na tyle, samochód będzie mniej podsterowny z powodu mocniejszego stabilizatora geometrycznego dając większe obciążenie tylnego, zewnętrznego koła.
Przedniosilnikowe samochody RWD zazwyczaj wykazują drugą cechę, w postaci nadsterowności, pomimo rozmieszczenia masy na przedzie. Samochody z silnikiem umieszczonym z tyłu, bądź centralnie także cechują się tym z powodu większej bezwładności tylnej osi i krótszą parę przechyłu z tyłu niż z przedniej. Przednionapędowy samochód zazwyczaj ma tak ciężki przód, że trudno przezwyciężyć jego naturalną tendencję do podsterowności. Potrzeba bardzo wysokiej sztywności tyłu i stabilizatora geometrycznego aby te samochody obracały się rozsądnie do tempa ruchów kierownicy.
Roll center może być regulowany w takich samochodach jak 240Z, 300ZX, 240SX, AE86, późniejszych Celicach i prawdopodobnie wielu innych poprzez użycie fabrykowanych wahaczy lub podkładek aby wyregulować oś wahacza. SPL, Whiteline, Perrin i kilku innych produkują zestawy do wielu samochodów. Pamiętaj, że możesz ustawić roll center, możesz obniżyć samochód i obniżyć środek ciężkości skracając zarazem parę przechyłową.
Regulacja roll centera jest mało znanym, ale skutecznym sposobem, aby zmienić dynamiczny balans samochodu poprzez zmniejszenie pary przechyłu i transferu masy. W dopuszczalnych granicach może to zrobić równie dobrze jak sztywniejsze sprężyny i stabilizatory. Należy pamiętać, iż zbytnie obniżenie może spowodować więcej problemów, niż rozwiązać, chyba że możesz sobie pozwolić na tajemne części i fabrykację, aby zrekompensować problemy z geometrią po obniżeniu.
Do następnego razu, szczęśliwego automobilizmu (kom. z premedytacja, najdziwniejsze tłumaczenie słowa “motoring” :D )!
Powinno być chyba chwilowy punkt (środek) obrotu – zagadnienie z kinematyki.
Dzięki. W sumie ma to sens, jednak z tego co widzę, ogólnie ludzie wolą korzystać w tym przypadku z angielskiego wyrażenia, więc chyba zostawię jak jest.
Słowo “coupling” oznacza wspólne oddziaływanie, “sprzężenie” (jak w sprzęgle) zatem “Roll Couple” tłumaczyłbym dosłownie “sprzężenie przechylające” albo bardziej po polsku “moment przechylający”.
Jak tylko będę miał trochę więcej czasu, to z chęcią siądę nad tym i przemyślę. Dzięki za podpowiedź!