Липнем к дороге. Часть 3: Все дело в Геометрии.

Липнем к дороге. Часть 3.
В первых двух частях (Часть 1,Часть 2)мы охватили простые способы тюнинга подвески. Настало время погрузиться немного вглубь геометрии подвесок. Внесение изменений на данном уровне это то, чем всю свою жизнь занимаются инженеры-подвесочники. Но такой тюнинг не чужд и для обычных энтузиастов-тюнеров, ибо рынок афтермаркета позволяет.

Центр вращения (крена)

Центр вращения это виртуальная точка в пространстве, вокруг которой автомобиль, подверженный боковым ускорениям, вращается. Местоположение центра определяет то как машина управляется и в зависимости от расположения будут определяться шаги дальнейшего тюнинга.

Дабы найти центры вращения нужно определить "непосредственные центры" левой и правой частей передней и задней подвески. Непосредственный центр это точка в пространстве, вокруг которой вращаются соединения подвесок. Определение местонахождения этой точки заключается в измерении элементов подвески, расположения точек крепления элементов друг к другу и к кузову, затем перенос этих значений на схематичный чертеж.

Чтобы найти непосредственный центр вращения на машине с двурычажной схемой подвески, нужно провести линии от шарового соединения с поворотным кулаком (ступичной частью) до точки соединения рычагов с кузовом и продолжить их к центру авто до тех пор пока две линии (от верхнего и нижнего рычагов) не пересекутся -пересечение и будет непосредственной точкой подвески.
Теперь нужно провести линии от точек соприкосновения колес с дорогой через непосредственные точки вращения с обеих сторон машины. В пересечении этих линий и будет Центр Вращения.

Для подвески типа макферсон верхняя линия (та что в двухрычажке проводится через верхний рычаг) будет проводиться иначе. Линию нужно будет начертить под 90 градусов относительно направления движения штока аммортизаторной стойки.
(см. Иллюстрацию)

Расположение центра вращения влияет на многие критические элементы управляемости авто. Самые важные -обратная связь, углы крена, баланс и физическое сцепление.

Центр масс (центр гравитации) для каждой машины индивидуален, зависит от базы, колеи автомобиля, геометрические размеры, распределения нагрузки на каждую ось и колесо. Измерения и данные помогут определить расположение центра гравитации.

Думается мало у кого есть возможность точно определить месторасположение центра масс, так как это требует сложных вычислений, особых инструментов и условий, поэтому обычно за центр масс передней оси на машинах с передним расположением двигателя принимается точка на уровне коленвала,
для задней оси центр масс будет на уровне пола багажника.

Расстояние от центра масс до центра вращения называется парой вращения. Пара вращения -это образный рычаг на который действуют центробежные силы заставляя кузов крениться вокруг точки вращения.

Чем длиннее рычаг пары вращения тем больше веса перераспределяется на наружние к повороту колеса. Длинная пара вращения делает реакции автомобиля более задумчивым на действия рулем. Перераспределение веса в случае с длинной парой вращения так же уменьшает загрузку внутреннего к повороту колеса, разгружает его, тем самым уменьшается уровень максимально возможного сцепления с полотном.

Частой ошибкой при занижении является слишком сильное понижение центра вращения относительно центра масс. Это удлиняет пару вращения, и может нейтрализовать доработки по уменьшению перераспределения веса (о них мы говорили в предыдущих статьях)
Слишком длинная пара вращения появившаяся из за чересчур низкой посадки потребует и очень жесткой подвески, чтобы адекватно справляться с кренами, А как мы знаем слишком жесткая подвеска -не есть хорошо, такая не будет поглощать неровности на дороге и будет постоянно терять контакт с полотном.
Вы не сможете ездить быстро если если у шин нет стабильного контакта с асфальтом.

Для большинства автомобилей идеальным расположением центра вращения будет 2-5 дюймов от земли для передней подвески и от 4 до 10 дюймов для задней. Когда сзади центр вращения выше чем спереди, больше веса распределяется на переднюю ось. На большинстве гоночных автомобилей такой прием позволяет получить немного недостаточную управляемость на высокой скорости и избыточную на малой.

Расположение Центров масс и центров вращения могут определить склонность машины к тем или иным повадкам. Если передние и задние центры вращения известны то можно провести линию между ними получив продольную ось вращения, ось вокруг которой вращается (кренится) кузов.
Соединив таким же образом центры масс -получим ось масс, звучит странновато и конкретного термина названию такой оси нет, поэтому назовем ее Майк-осью.

Когда Оси Вращения и Майка определены, то угол между осями поможет определить тенденцию управляемости автомобиля.
Если смотреть сбоку и увидеть что расстояние от оси Вращения до оси Майка спереди машины больше то такая машина будет тяготеть к недостаточной управляемости из за большего распределения веса на внешние колеса передней оси. Такую черту яро демонстрируют переднеприводники и машины с тяжелым мотором спереди. И наоборот если если расстояние между осями будет больше сзади -то машина обретет тенденцию к избыточной управляемости.

Переднемоторные и заднеприводные машины будут иметь ось Майка немного ниспадающую к переду. Переднеприводные наоборот восходящую, заднемоторники соответственно будут иметь ось сильно ниспадающую к переду.

Отсюда можно сделать выводы почему машины с тяжелым передком тяготеют к недостаточной поворачиваемости, а с заднемоторной компоновкой -к избытку…

Центры вращения можно изменить практически на любом автомобиле при помощи специальных регулируемых рычагов, с изменяемыми точками крепления. Таких полно на афтермаркет рынке, для популярных среди тюнеров машин. Если же в каталогах нет таких вещей для вашего автомобиля их можно изготовить на заказ индивидуально.

Запомните: Если у вас нет возможности изменить центр вращения, вы можете изменить значение "пары вращения" и понизить центр масс автомобиля вполне эффективно. Занижение автомобиля — эффективное средство для уменьшения "пары вращения" и перераспределения веса, главное запомнить при этом, что слишком сильное занижение принесет больше проблем чем решит.

Bump Steer

Помните, мы как то говорили о Bump steer -это когда из за ходов подвески машина начнет подруливать, при условии что руль остается неподвижным. Рассмотрим этот аспект подробнее.

Точность и стабильность управления, на которые влияет эффект бамп-стир, — следующие жертвы через мерного занижения.

Создать подвеску без эффекта бамп-стир довольно просто. Чтобы вылечить сей негативный эффект на двурычажных подвесках нужно чтобы рулевые тяги находились между двумя вертикальными осями проведенными через шаровые опоры рычагов и точки крепления рычагов к кузову, а так же чтобы ось рулевой тяги была направлена в непосредственный центр вращения, о котором говорили в начале. (см. иллюстрацию)

В случае с подвеской типа МакФерсон требуется чтобы рулевая тяга располагалась в точном соответствии с нижним рычагом подвески, то есть на одной линии, имела место крепления в той же точке и чтобы длина рычага и тяги совпадала.(см. иллюстрацию)

Увы, большинство машин сходящих с конвейеров имеют не оптимальное расположение рулевых тяг и рычагов, обусловленное конструктивными особенностями. Занижаете машину -и проблема становится серьезнее.

Что можно предпринять для лечения бампа? Для многих машин существуют афтермаркет-детали для переноса точек крепления рулевого механизма, тяг и наконечников (bump steer reduction kits). Наконечники и тяги с шаровыми соединениями, регулироемой длиной, проставками могут быть настроены и перенесены так, чтобы уменьшить эффект бампа.
И опять же если таковых не существует для вашего авто -то можно изготовить подобное на заказ.

Изучая какие изменения в геометрии подвески дают тот или иной эффект, вы можете настроить и приспособить автомобиль к различным условиям, заставить машину ехать так, как вам хочется. Понимание нюансов настройки и умение правильно подготовить автомобиль — сильный инструмент в выжимании из машины максимально возможных качеств и характеристик.
Если вы гонщик, кроссовик, дрифтер или просто маньяк, этот инструмент даст вам неоспоримое преимущество.

В следующий раз наша наука коснется амортизаторов и их настройки.

Чрезмерное занижение: Не делайте этого!
Почти все это делают. занижение -это одна из основ улучшения управляемости. Однако занижение должно быть таким чтобы принести пользу и не выявить новые проблемы.

На рынке Афтермаркета валом компоненов для экстремальнейшего занижения. Почти каждая компания, даже очень уважаемые и громкоименные, выплескивают на рынок кучу комплектов подвесок которые слишком мягки и слишком низки для оптимальной и эффективной работы. Почему они это делают? Может в этих компаниях работают некомпетентные инженеры? Может это заговор чтобы сделать наши машины медленнее? Совсем нет… Виноват потребитель.

Большинство энтузиастов хочет чтобы низкая посадка придала наикрутейший вид их болидам. Чтобы колеса "заполнили" пустеющие колесные арки. Так же, никто из них не желает мириться с зубодробильностью кольцевой подвески. Парадокс.
Как бы то ни было это же большинство не ездит настолько "жестко" и настолько хорошо, чтобы понять что машины, на которых они ездят, фактически ведут себя на дороге зачастую даже хуже чем стандартные. Эти Люди путают уменьшение кренов с улучшением управляемости…

Если вы серьезно озабочены управляемостью -предпринимите все меры, чтобы ваши доработки не оказались напрасными, предварительно соберите и просчитайте все данные. Для многих машин занижение вовсе нежелательно а то и противопоказано, а многие прибавив в одном качестве, непременно потеряют в другом.