Effetti della rigidità della barra ondeggiante su strade sconnesse e sconnesse

Ho appena letto un bel commento sulla fisica del bar ondeggiante . Ho anche visto un video che parlava del comportamento delle sospensioni su strade sconnesse .

Supponiamo che:

• Un veicolo a trazione anteriore guidato dietro una curva a una velocità che, su una strada asciutta, liscia e piana, sarebbe quasi la velocità massima che potrebbe prendere prima di iniziare a sottosterzare.
• Per semplicità, qualsiasi modifica della barra di oscillazione verrebbe eseguita nella parte anteriore e posteriore in modo tale da non influire sul TLLTD.
• Urti, puntoni, molle non sarebbero cambiati.
• Per strade "sconnesse" intendo le tipiche condizioni di guida non perfette che potresti incontrare quotidianamente: pensa a patch, cuciture e buche sulle autostrade, pensa a ondulazioni, solchi e depressioni (ad es. Usura tipica della strada vicino ai segnali di stop, sulle strade frequentato da camion, ecc.) su strade urbane, patch post-costruzione, strade spogliate che vengono preparate per il rifacimento della superficie, tombini rialzati, depressioni di drenaggio, quel genere di cose. È una definizione ampia, ma non intendo condizioni fuoristrada o post-apocalittiche.

In questo caso, in che modo una serie più rigida di ondeggiamento influenzerebbe la guida del veicolo su pavimentazioni irregolari e irregolari ? Ogni discussione sulla teoria delle sospensioni e sulla fisica che vedo di solito sembra assumere buone condizioni stradali.

Ad esempio, considera lo scenario sopra, curva a sinistra a velocità, quindi alla curva ho colpito un buco abbastanza grande, diciamo 2-3 cm di profondità con la ruota anteriore sinistra.

Dalla mia comprensione limitata, l'effetto di una barra di oscillazione troppo rigida sarebbe uno dei seguenti:

1. Il puntone sinistro si espanderebbe nella buca, esercitando una forza verso il basso sulla ruota.
2. Tramite la barra di oscillazione, parte di questo sarebbe anche trasferito sul lato destro, esercitando una forza verso l'alto sul lato destro del corpo.
3. All'uscita dalla buca, quindi, accadrebbe qualcosa di complicato che non riesco a capire.

O:

1. Il puntone sinistra avrebbe voglia di espandersi nella buca.
2. L'espansione del lato sinistro sarebbe limitata attraverso la barra di oscillazione dalla forza verso il basso presente sul lato destro a causa della svolta.
3. La ruota sinistra impiegherebbe quindi più tempo per riguadagnare il contatto con il terreno, facendo sì che la ruota destra sperimentasse una maggiore forza laterale (che non veniva più assorbita dalla ruota sinistra), e l'auto avrebbe sottosterzato più facilmente. E forse accadrebbe qualche altra cosa complicata.

Sono sulla buona strada con una di quelle valutazioni? Quale sarebbe l'effetto?

Anche come una domanda (forse troppo ampia) sul corollario: quale impatto dovrebbero avere le condizioni stradali difficili quando si decide su una configurazione di barra di oscillazione ideale?

tl; dr: l'irrigidimento di una delle barre di oscillazione su un'auto farà sì che questa estremità sia più probabile che si stacchi in risposta ai transitori.

Ad alto livello, la barra antirollio funge da molla come qualsiasi altra. È possibile smontare il problema della barra oscillante considerando un pezzo alla volta. Ad esempio, immagina che un'estremità della barra oscillante sia fissata al gruppo ruota a un'estremità ma sia fissata su un punto immobile sull'altra. Se si tenta di spostare il gruppo ruota su o giù all'improvviso (come nel caso dell'esempio, si verificherebbero dossi e salti transitori), la barra proverebbe a ruotare sui suoi punti di articolazione. Se l'altra estremità non fosse fissata a nulla, la barra ovviamente ruoterebbe liberamente. Tuttavia, poiché è fissato in questo esempio, la barra funge da molla di torsione, resistendo all'azione di torsione. Più la barra tentava di ruotare, maggiore era il toque risultante che la barra avrebbe esercitato nella direzione opposta.

Naturalmente, non fissiamo le estremità delle barre ondeggianti al telaio. Li colleghiamo ai punti di sospensione alle due estremità. Come tali, ora sono accoppiati all'intero sistema di molle ammortizzate che era già lì. Ancora una volta, se aggiungiamo una forza a una ruota, la barra di oscillazione proverà a ruotare su quei punti di articolazione. Ciò comporterà una forza equivalente esercitata sull'altro gruppo ruota (se si tenta di sollevare la ruota destra, la barra di oscillazione tenterà di sollevare la ruota sinistra).

Qui è dove iniziamo a entrare nei punti chiave della tua domanda: ricorda che le molle esercitano forze solo quando vengono spostate dal loro stato di riposo. Per motivi di discussione, atteniamoci alle molle lineari:

F = k * d

dove F = Forza, k = la costante elastica e d = distanza o deflessione. L'equivalente per le molle di torsione è:

T = k * theta

dove T = coppia, k = una costante di molla diversa e theta = angolo di rotazione. In entrambi questi casi, puoi vedere che più comprimi, estendi o torci la molla, maggiore è la forza o la coppia risultante. Cosa c'è di più importante: se non muovi la molla, non c'è alcuna forza. Quindi, affinché la barra oscillante eserciti qualsiasi forza sulla ruota che stai considerando, deve aver causato la deflessione (compressa o estesa) della molla sull'altra ruota. Questo è fondamentale: la barra di oscillazione non fa nulla fino a quando non ha fatto accadere qualcosa dall'altra parte della macchina.

Un altro modo di dire questo è che le barre di oscillazione rendono le sospensioni indipendenti a quattro ruote significativamente meno indipendenti.

Riaffermiamo il problema originale in modo da poterlo risolvere. Immagina una singola coppia di ruote con le loro molle e una barra antirollio attaccata. Questa è una barra di oscillazione magica su cui possiamo comporre una varietà di costanti di torsione (che vanno dagli spaghetti molli alla trave di acciaio rigido I). Ora esercitiamo una forza laterale su tutto questo aggeggio che è solo leggermente inferiore al limite di un singolo pneumatico (cioè, se ci fosse solo una toppa di contatto del pneumatico sul terreno, quasi scivolerebbe, ma con due non lo fa).

Ora gira la barra di oscillazione magica verso il basso sulla sua impostazione di rigidità quasi zero e sbatti una ruota (ad esempio, solleva improvvisamente la toppa di contatto da terra) mentre la forza laterale continua. La ruota opposta non è quasi completamente interessata da questo dosso e quindi la sua toppa di contatto dei pneumatici è indisturbata. Dal momento che abbiamo selezionato con cura la forza laterale per essere appena inferiore a quella necessaria per spingere lateralmente il pneumatico, il sistema non è interessato.

Ora imposta la barra di oscillazione magica su una rigidità effettivamente infinita. Ora, quando solleviamo una ruota, anche l'altra ruota viene sollevata. Poiché entrambi i pneumatici perdono contatto, l'intero sistema inizia a scivolare lateralmente.

La realtà è, ovviamente, a metà strada tra di loro, ma questo tipo di esperimento mentale ha ragione: se si solleva una ruota, la barra di oscillazione cercherà di sollevare anche l'altra. Ciò si traduce in quella parte intera della macchina che si sente come se si stesse staccando.

Esempio pratico di vita reale: quando ho avuto un FWD Integra, ho provato questo esperimento esatto. La mia barra di oscillazione posteriore aveva tre impostazioni che mi permettevano di controllare la rigidità (in realtà influenzavano la leva che il resto della sospensione aveva sulla barra di oscillazione ma il risultato era effettivamente lo stesso). Questo mi ha permesso di sperimentare quattro possibili impostazioni di rigidità: nessuna barra + tre scelte sempre più rigide. C'è un particolare fuori rampa nelle vicinanze che potrei usare per provare strette virate legali . Quello che ho scoperto è che aumentare la rigidità diminuirebbe la qualità della corsa sui dossi e aumenterebbe la sensazione che il back-end avrebbe saltato fuori (provare a sovrasterzare).

L'aggiunta di una barra oscillante comporterà una corsa più dura

Ho provato a spiegare la meccanica con questa grafica side-by-side :

Spiegazione

• Quando una ruota incontra un fossato, il peso del veicolo su quella ruota lo farà deviare verso il basso. Questo fa sì che la molla di sospensione si estenda, facendo sì che una forza resistiva agisca nella direzione opposta.

• L'aggiunta di una barra oscillante introduce una forza resistiva aggiuntiva nel mix, che riduce la quantità di forza resistiva alla molla. Ciò si traduce in una minore flessione della molla rispetto a quando non era presente alcuna barra di oscillazione.

• Una minore flessione della molla significa che la carrozzeria del veicolo vorrà seguire la ruota nella buca più di quando la barra di oscillazione non era presente.

Dal momento che un'immagine vale più di mille parole

Questo è l'effetto della barra di oscillazione

Non sorprende che ondeggiare bar e fuoristrada raramente vadano d'accordo

Volete che il telaio sia un po 'flessibile e flessibile.

Altrimenti le parti si rompono abbastanza facilmente.

In realtà le barre oscillanti sono imbullonate al telaio in un punto vicino ai bracci di controllo inferiori (nella parte anteriore, sul telaio ausiliario). Pertanto essenzialmente rende ogni angolo più rigido, individualmente. Quindi, detto questo, c'è una posizione "zero" (dove si trova la sospensione quando l'auto è parcheggiata), quindi più la sospensione si allontana da quella posizione zero, positiva o negativa, maggiore è la resistenza (suppongo potresti pensarlo come una barra di leva?). Quindi, se hai una barra di oscillazione di piccolo diametro, si piega facilmente consentendo una maggiore corsa delle sospensioni, dove quando entri in alcune delle barre di ondeggiamento di diametro maggiore, la ruota rimarrà semplicemente nell'aria (essenzialmente nella posizione zero) se è in un foro. L'obiettivo qui è davvero quello di aggiungere o togliere la presa, di solito quando la sospensione è carica. Più morbida è l'installazione,

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

Tutto ciò ovviamente tiene conto dello scopo della barra Ant-sway. Ovviamente si tratta di una funzione di sicurezza di controllo che entrerebbe in gioco a velocità più elevate o in una situazione di risposta di emergenza per impedire il rollio e mantenere il controllo. Detto questo. Sì, le barre Ant-Sway di design standard influiscono negativamente sul comfort di marcia perché limitano lo scopo progettuale delle sospensioni indipendenti. È interessante notare che i nuovi Jeep Wranglers ora hanno una funzione in cui la barra di oscillazione può essere disconnessa da remoto all'interno della cabina del conducente. È anche interessante notare che i modelli Royals Royce successivi ora hanno un " Active Sway Bar " progettato per consentire la libera circolazione delle sospensioni fino a un certo punto.una delle caratteristiche di design che consente le caratteristiche di guida molto confortevoli e adattive del veicolo.

Quindi, mentre le ondeggiamento bar sono una caratteristica di sicurezza, stanno rapidamente diventando un'area che necessita di un aggiornamento del design per funzionare bene con le sospensioni più attive di oggi.