Forum HotHatches Information

[bambu]

Introducere
Ce este centrul de rotatie?
Centrul de rotatie (CR) al vehiculului este punctul teoretic (pe directie verticala, in raport cu suprafata de rulare) in jurul caruia vehiculul se va inclina / roti / balansa. Calculul pozitiei CR este relativ complex si poate fi imprecis in cazul masinilor echipate cu suspensii de tip multi-brat.

Care este importanta CR si cum afecteaza pozitia sa manevrabilitatea vehiculului?
Pozitia CR este foarte importanta pentru ca - in stransa legatura cu alte coordonate - va determina cat de mult si in ce fel vehiculul va tinde sa se incline in diverse scenarii. Inaltimea CR in raport cu suprafata de rulare poate varia pe o plaja destul de larga, si pentru ca este un punct teoretic, pozitia sa poate fi atat sub nivelul suprafetei de rulare sau, la polul opus, deasupra de centrul de greutate. Relatia dintre CR si CG determina cuplul de ruliu al masinii.
Experiment - se propune vizualizarea unei pendule inverse, in care punctul de pivot reprezinta CR si greutatea pendulei reprezinta CG. Imaginati-va diverse scenarii pentru aceeasi greutate / masa, dar cu lungimi diferite pentru masele / greutatile respective. In general, cu cat este mai joasa pozitia CR in raport cu pozitia CG, cu atat mai mult masina va prezenta un ruliu mai pronuntat la respectivul capat (fata sau spate) al masinii. Asadar, cu cat este mai jos CR, cu atat masina va fi mai predispusa ruliului. Notiunile de CR redus si CR crescut se refera exclusiv la distanta dintre CR si CG si nu la distanta dintre CR si suprafata de rulare.

Cum influenteaza componentele si geometria suspensiei pozitia centrului / centrelor de rotatie?
Desi este destul de complex calculul pozitiei CR pentru suspensiile multi-brat, un exemplu mai simplu este acela al suspensiilor de tip MacPherson, unde insusi piciorul amortizorului este unul dintre vectorii care intra in calculul unghiurilor care determina pozitia CR. De aceea, repozitionarea amortizoarelor (flanse superioare / inferioare reglabile) va schimba pozitia centrulului static de rotatie. Cu alte cuvinte, prin schimbarea unghiului de cadere, se afecteaza si centrul de rotatie. De asemenea, bratele mai lungi sau mai scurte vor modifica coordonatele CR.

Efectele coborarii CR sau efectul unui CR subteran
Unghiul dintre suprafata de rulare si bratul inferior face parte, de asemenea, din calculul suspensiilor MacPherson, suspensii cu care sunt echipate multe dintre masinile din zilele noastre. Reducerea excesiva a garzii la sol va modifica unghiul respectiv, acest setup va genera un ruliu mai pronuntat, in unele cazuri variatia fiind exponentiala, daca acel setup genereaza un CR Subteran (deloc recomandat din punct de vedere al manevrabilitatii si al sigurantei in deplasare).

Vehiculele echipate cu suspensii MacPherson nu sunt cele mai recomandate pentru regim de curse, pentru ca unul dintre dezavantajele majore ale acestui setup este faptul ca furnizeaza un "centru de rotatie migrator", in special in jos (inspre / sub suprafata de rulare). Prin urmare, cu cat este redusa mai serios garda la sol sau cu cat roata se apropie mai tare de aripa, cu atat pozitia CR migreaza mai tare in jos (inspre suprafata de rulare), accentuand ruliul si, in acest fel, reducand si mai mult pozitia CR.

Modificarile de la nivelul garzii la sol pentru partea din fata sau spate a masinii afecteaza panta axei de rotatie, concept fundamental in echilibrul dinamic al sasiului. Cu alte cuvinte, reducand excesiv garda la sol pentru rotile din fata in raport cu cele din spate (unul dintre cel mai des intalnite setupuri pentru acei entuziasti auto care tind sa echilibreze vizual spatiile dintre roti si aripi), se va modifica panta axei de rotatie si mai mult inspre suprafata de rulare la partea din fata, generand o serie de neajunsuri, chiar si in cazurile in care se schimba specificatiile arcurilor, barelor stabilizatoare etc. (IMG:http://s3.postimage.org/2kyh4kl1g/centrurotatie_CSR.jpg)
Ca fapt divers, anumite modele de Subaru Impreza (inclusiv WRX) nu reactioneaza deloc favorabil la reducerea garzii la sol, dimpotriva, ruliul creste drastic odata cu aceasta modificare.

Suspensiile Bilstein
In continuarea celor mentionate anterior, o sa analizam acest tip de suspensii si limitarile care se inregistreaza la instalarea lor pe masina. Bilstein, precum multe alte firme renumite de pe piata, incearca sa produca suspensii adaptate atent pentru fiecare tip de masina si urmaresc cu precadere performantele si mai putin aspectul. Partea asupra careia putem reflecta este pozitia centrului de rotatie sau a axei de rotatie a sasiului. Este usor de intuit faptul ca atunci cand masina patrunde intr-un viraj, forta centrifuga are efect asupra CG, iar CG va tinde sa impinga masina intotdeauna spre partea exterioara a curbei. CG se va invarti in jurul CR, intotdeauna spre partea exterioara a virajului (sens orar sau antiorar, in functie de viraj si de dispunerea celor doua puncte CR si CG). Diverse scenarii se regasesc in figura de mai jos. Se pot remarca modificarile de la nivelul arcurilor si se poate analiza transferul de mase in fiecare dintre cazuri. Notiunea de transfer de mase este foarte importanta si nu trebuie deloc neglijata. (IMG:http://s4.postimage.org/2f5v9dsys/rotatiegreutate_CSR.jpg)
Revenind la Bilstein si la noul setup al masinii tale, Daemon, intuim ca acum este mai usor de inteles de ce partea frontala a masinii a ramas mai sus decat spatele, efectele unui centru de rotatie foarte apropiat de pamant sau chiar subteran sunt nedorite in cazul unei masini de strada. Centrul de rotatie redus se adopta strict la curse de accelerare pentru a dimininua transferul de mase si pentru a creste aderenta. Tocmai din acest motiv am recomandat acest setup drept optim strict pentru Drag Racing (unde virajele sunt infime, neglijabile) si am atentionat ca pentru strada sau circuit, este total nerecomandat.
Pentru expozitii sau sesiuni foto, Bilstein nu sunt printre cei mai recomandati producatori, insa pentru manevrabilitate ridicata pe strada si circuit, sunt cu siguranta printre cele mai bune cateva firme la nivel mondial.

Concluzii
Un setup performant trebuie sa aiba in vedere toate subansamblele unei masini, inclusiv modul in care acestea interactioneaza in regim dinamic. Suspensiile sunt menite a imbunatati petele de contact ale anvelopelor si a diminua orice schimbare care s-ar putea solda cu reducerea suprafetelor de contact dintre anvelope si suprafata de rulare. Mai mult ruliu aduce cu sine modificari nedorite la nivelul geometriei directiei (a unghiului de cadere, in principal), deci, o pata de contact diminuata.
Nu recomandam abateri foarte mari de la coordonatele impuse de producator (garda la sol, dimensiunea rotilor etc.), respectivele coordonate fiind bazate pe teste complexe realizate cu echipamente de ultima generatie dotate cu un numar mare de senzori. Bineinteles ca producatorii de masini de serie cauta sa scape cu lucruri mai putin costisitoare, pe de o parte, si sa confere un nivel suficient de confort si aspect pe de cealalta. Entuziastii auto sunt interesati, in principal, de performanta, deci, confortul este in mod sistematic trecut pe plan secund.

Am tinut sa nu las aceasta postare sa se piarda pe o pagina a unui topic; multumim Car-Setup pentru eforturile tale de a ne lumina

[rex]

Mda, multumim. Lectura foarte interesanta.

Am niste nelmaruril, poate ma ajuti:
- atunci ideal e sa avem CR cat mai sus, nu?
- situatia ideala e in care avem CR si CG in acelasi punct, nu?

[iulirx]

ideal ar fi sa ai cg si cr in acelasi punct pentru comportament stabil si feedback in curbe
si, in acelasi timp
acest punct - unde se afla cg si cr - sa fie cit mai jos posibil pentru o aderenta sporita la accelerare si frinare.
si, iar , in acelasi timp
acest punct sa se afle cit mai aproape de verticala dusa din centrul geometric al masinii (la intersectia diagonalelor dreptunghiului format de cele 4 roti) pentru un comportament neutru pe viraje si frinare.

bmw a realizat un sistem care lasa masina pe acceleratii si frinari si care o ridica pe viraje, acest sistem incluzind si modificarea in timp real a unghiurilor suspensiei si a tariei ei. dar costa de te rupe ! (din cite am inteles , cica l-ar fi pus pe noul m5...)

ideea e ca o masina de drag e slaba pe curbe si invers.

[Car-Setup]

Daca centrul de rotatie are o pozitie relativ bine determinata in regim static, nu acelasi lucru se poate afirma despre CR in regim dinamic, aceasta pozitie schimbandu-se atat in plan orizontal (in laterala), cat si in plan vertical (pe inaltime, intr-o masura mai redusa).

Centrul de rotatie este unul dintre cele mai importante aspecte legate de analiza dinamica a vehiculelor, avand un rol foarte important in comportamentul si manevrabilitatea masinii. CR este punctul in care fortele sunt divizate in doua categorii: forte geometrice si forte elastice. Fortele geometrice nu genereaza un moment de ruliu, ci se transfera direct prin bratele suspensiei. Acestea sunt forte instantanee si sunt influentate de inaltimea CR in raport cu suprafata de rulare. La celalalt pol se situeaza fortele elastice, consecinte directe ale momentului de ruliu, care este transmis prin intermediul arcurilor, amortizoarelor si barelor stabilizatoare. Fortele elastice sunt influentate de pozitia CR in raport cu aceea a CG. Acesta este mecanismul in care si suspensia are un aport. Cu toate acestea, ceea ce poate parea un concept simplu la prima vedere, devine mult mai complicat cand discutia se concentreaza pe localizarea centrului real de rotatie. Doua teorii importante sunt enuntate, prima bazata pe Cinematica (ramura a Fizicii care se ocupa cu studiul miscarilor), iar cea de-a doua bazata pe analiza fortelor mecanice care apar la nivelul masinii si ale componentelor acesteia.

Pentru o suspensie a carei dispozitie este simetrica, cantitatea de transfer (geometric, respectiv elastic) de mase catre rotile din stanga sau din dreapta va fi aceeasi. In cazul in care CR migreaza catre una dintre roti, se poate afirma ca roata respectiva va primi un procent mai insemnat de transfer geometric de mase, in timp ce roata opusa va primi un procent mai redus. Compensarea acestor procente (stanga - dreapta) se face prin intermediul transferului elastic de mase. Cum s-a prezentat in figurile din textul de mai sus, pozitia CR nu influenteaza transferul de mase dinspre o roata spre cealalta, acesta fiind determinat strict de centrul de greutate. CR influenteaza momentul de ruliu si directia acestuia (orara sau antiorara).

In Europa s-a dezvoltat teoria cinematica prin analiza fiecarei componente in parte. S-a ajuns la ideea conform careia o masina s-ar inclina chiar daca nu ar exista o forta care sa actioneze asupra ei. Cu toate acestea, acest mecanism nu se aplica si atunci cand masina este in viraj. Foarte multe forte interne si externe actioneaza asupra masinii. Tocmai de aceea metoda fortelor pare sa fie cea mai indicata. Dar aceasta metoda si rezultatele ei pot fi corecte numai in masura in care sunt satisfacute urmatoarele doua conditii:
- prima conditie consta in folosirea unui model complet si corect al anvelopelor (lucru destul de greu de obtinut, intrucat producatorii de anvelope sunt reticienti la impartasirea acestui model, din motive lesne de inteles). Solicitarea laterala a anvelopei este componenta transversala (oy) a vectorului forta de la nivelul rotii si este folosita pentru determinarea centrului de rotatie prin metoda fortelor. Este foarte important ca pentru o valoare de incarcare verticala aplicata anvelopei sa fie generata o forta laterala corespunzatoare celei din realitate. Orice deviatie prezenta in model va influenta pozitia CR.
- cea de-a doua conditie este aceea conform careia analiza fortelor nu poate fi realizata fara introducerea unor aspecte din Cinematica. Geometria suspensiei determina modul in care fortele care apar la nivelul masinii sunt transmise si, implicit, comportamentul masinii. CR al fortelor poate sa nu aiba nicio influenta asupra cantitatii de forte implicate, insa prin ruliul / rotirea masei suspendate in jurul acestui punct, CR cinematic isi va schimba pozitia.

Cunoasterea CR a masinii este benefica atat din motive dinamice, cat si din motive aerodinamice. Arhimede a cerut sa i se dea un punct de sprijin si o parghie suficient de lunga pentru a muta Pamantul. El a inteles importanta Cinematicii in controlul fortelor. O viziune similara trebuie sa aiba in vedere si proiectantii masinilor sport / de curse atunci cand decid geometria suspensiilor. Fortele care actioneaza asupra masinii si felul in care ele sunt transmise sunt intr-o stransa legatura.

Acum, revenind la intrebarea adresata de rex, precizam faptul ca nu suntem in masura sa trasam coordonate clare in legatura cu pozitia ideala a centrului de rotatie in raport cu cea a centrului de greutate, pentru ca aceste reglaje tin cont de foarte multe alte detalii ale masinii si de preferintele fiecarui conducator auto in parte. Completarile lui iulirx sunt corecte in masura in care ele sunt aplicabile unui anumit numar de modele de masini existente pe piata, de aceea nu pot fi considerate drept generale. In schimb, afirmatia lui iulirx in legatura cu diferentierea masinilor in functie de domeniul de folosire (curse de accelerare, drift, circuit etc.) este foarte corecta si importanta in orice context.

Prezentam mai jos un un articol adaptat dupa cartea Dinamica unei Masini de Curse, de fratii Milliken publicata in anul 1995 in Statele Unite. Recomandarea noastra este parcurgerea textului de mai jos si considerarea sa drept un ghid si nu Biblie. Se spune ca “In teorie, teoria si practica sunt la fel. In practica, ele difera”, de aceea recomandam tuturor entuziastilor sa fie rezervati in ceea ce priveste un anumit setup aplicat masinii pana nu primesc confirmarea performantelor prin teste si / sau rezultate.

Realizarea unei configuratii performante pentru o masina nu este un lucru simplu, de aceea acest proces implica imbinarea teoriei (recomandari, carti de specialitate etc.) cu aspecte practice (teste, masuratori etc.). Setupul sasiului masinii este o sarcina foarte dificila, care necesita foarte multe compromisuri pentru fiecare circuit si pentru fiecare pilot in parte, in functie de configuratie, abilitati si preferinte. Exista si cazuri in care nu este posibila realizarea unui setup optim intr-un interval scurt de timp, iar pilotul este presat sa intre in cursa cu acele deficiente de reglaj nerezolvate (un caz celebru este cel al lui Michael Schumacher, al carui monopost intra in contact cu circuitul de F1 la abordarea virajelor).

Principalele obiective legate de setupul masinii sunt

- Echilibrarea maselor de la nivelul rotilor (cornering balance) pentru inducerea unui comportament cat mai neutru la virare sub actiunea fortelor laterale maxime.
- Compromis intre performantele de viraj si cele de tractiune / viteza ridicata.
- Eliminarea problemelor de control si stabilitate raportate de pilot.

Articole Principale pentru Reglajul Sasiului

- Anvelopele
- Incarcarile statice ale rotilor
- Transferul / Distributia de Incarcari Laterale
- Garda la sol si atitudinea sasiului vis-à-vis de ruliu / tangaj

Articole Aditionale pentru Reglajul Sasiului

- Fortele si Momentele generate de Aerodinamica
- Franele
- Transmisia
- Amortizoarele
- Interfata Pilot-Masina
- Aspecte legate de proiectare (masinile de serie nu permit plaje de reglaj foarte ample sau nu permit deloc anumite reglaje)

Articole Secundare pentru Reglajul Sasiului

1. Pozitia Centrului de greutate - CG
2. Pozitiile Centrelor de Rotatie - CR
3. Geometria anti-tangaj
4. Geometria Axei Directoare
5. Efectele unghiului de cadere
6. Virajul relativ datorat ruliului sau datorat modificarii garzii la sol
7. Diferentialul
8. Ecartamentul
9. Dimensiunile Jantelor si ale Anvelopelor
10. Arcurile
11. Rigiditatea la Ruliu

(IMG:http://s3.postimage.org/xg02lm10/RCVD.jpg)

Modificarea pozitiei Centrului de Greutate
A. Franarea in linie dreapta va fi cu atat mai eficienta cu cat anvelopele vor avea incarcari mai uniforme. Pentru masinile echipate cu anvelope de dimensiuni egale, este de preferat ca locatia CG sa fie in jumatatea din spate a masinii. Pentru o pozitie a CG in jumatatea frontala a masinii, sunt recomandate anvelope mai late la partea din fata. Un centru de greutate dispus mai aproape de suprafata de rulare va reduce transferul de mase rezultant.
B. Prin coborarea CG se va reduce transferul de mase (si se vor imbunatati performantele) la intrarea in viraj (sau viraj combinat cu franare). Anvelopa fata de la exteriorul virajului va fi cea mai incarcata. Cea mai indicata pozitionare a CG este din nou in jumatatea din spate a masinii pentru anvelope simetrice si se muta inspre partea frontala pe masura ce latimea rotilor din fata creste.
C. Valoarea cea mai mare de acceleratie laterala (g) poate fi obtinuta cu o masina neutra. Pentru anvelope de marimi egale, acest setup se realizeaza cu dispunerea CG cat mai in centrul masinii.
D. Pentru cele mai bune acceleratii la iesirea din viraj, trebuie evitata patinarea rotilor. Acest lucru implica o dispunere inspre partea din spate a CG pentru masinile cu tractiune pe puntea spate si un CG dispus inspre partea frontala pentru masinile cu punte motoare frontala. Masinile cu tractiune fata intra in conflict cu punctele A-C de mai sus; masinile cu tractiune fata care beneficiaza de putere sporita vor necesita dispunerea unui procent insemnat din incarcare inspre partea frontala (CG in jumatatea frontala); un procent acceptabil poate fi socotit cel de 60% - 70% (sau peste) din incarcare sa se sprijine pe partea frontala a masinii, acest procent fiind crescut odata cu cresterile de putere si modificarea raportului kg/CP.
E. Centrul de Greutate trebuie sa fie dispus inspre rotile tractoare pentru a furniza tractiune imbunatatita.
F. Stabilitatea masinii la viteze foarte mari implica subvirare pe plaja de acceleratii laterale reduse. Un CG dispus in partea frontala a punctului care dicteaza un comportament neutru genereaza un comportament de tip subvirator, dar stabil la viteze foarte mari.
G. Viteza de raspuns la viraj (raspunsul tranzitoriu pentru comanda de directie) va fi mult imbunatatita in scenariul in care CG este dispus mai inspre partea frontala, pentru ca anvelopele directoare sunt cele frontale si acestea au cel mai insemnat rol in ceea ce priveste realizarea virajulului.
H Eventuala supravirare generata de ridicarea pedalei de acceleratie (frana de motor) va fi redusa prin coborarea pozitiei CG.
I. Franarea in viraj va duce la supravirare in cazul in care franele au un procent de distributie concentrat spre partea din spate si la subvirare in cazul in care rotile din fata beneficiaza de un aport insemnat de forta de franare. Prin coborarerea CG se va reduce transferul de mase rezultat la actionarea franei si va reduce timpul de tranzitie catre franare.
J Suprafetele de rulare mai putin uniforme (cu denivelari) necesita o configuratie de tip subvirator - localizare frontala a CG.
K. Setupul optim pentru suprafetele de rulare mai putin uniforme depinde intr-o masura foarte mare de stilul de pilotaj. Pentru pilotii care adopta o atitudine de pilotaj fara glisari / derapaje, este de dorit ca pozitia CG sa fie in partea frontala. Pentru toti ceilalti, este indicata o pozitionare cat mai centrala a CG.
L. Prin dispunerea CG inspre partea frontala, se va creste forta necesara pentru realizarea virajelor la viteze mici (ex. parcare) sau in viraje, pentru ca va exista o forta laterala mai mare la nivelul anvelopei, deci un moment de forte mai mare asupra punctelor de pivotare.
M. In cazul in care unei masini cu tractiune pe puntea fata ii va fi redusa garda la sol in scopul coborarii CG, unghiurile diverselor componente ale suspensiei vor fi modificate. Acest setup implica aparitia unor cupluri de forte diferite (de obicei mai mari) la nivelul butucului rotii si, prin urmare, pot fi resimtite socuri la nivelul volanului.

Modificarea pozitiei Centrului de Rotatie
A. Prin coborarea centrului de rotatie frontal sau prin ridicarea CR spate se va face ca partea din spate a masinii sa primeasca un cuplu de ruliu mai insemnat, aceasta parte se va si suprasatura mai devreme. Prin alegerea unei distributii de franare preponderent spate se poate creea un efect similar.
B. La fel ca la punctul anterior, insa nu trebuie confundat cu distributia fortelor de franare. Pozitiile centrului de rotatie nu vor putea fi foarte usor de schimbat odata ce masina este deja construita, de aceea ele trebuie considerate in faza de proiectare sau intr-o posibila faza de readaptare.
C. Pentru acceleratia imbunatatita pe etapa de iesire din viraj in cazul unei masini cu puntea motoare dispusa frontal, rotile din fata trebuie incarcate cat mai uniform. Acest fenomen se poate realiza in cazul in care partea din spate va prelua cat mai mult cuplu posibil, eventual atunci cand roata spate de la interiorul virajului se va ridica de la sol. Un centru de rotatie spate mai inalt decat cel de la partea frontala va face posibil acest scenariu. In cazul masinilor cu punte motoare spate, situatia este exact inversa.
D. Pe etapa de intrare in viraj, inaltimile centrelor de rotatie (fata, spate) vor determina proportia in care fortele laterale se for transfera (geometric) prin intermediul bratelor suspensiei. Restul de incarcare laterala va fi transferata (elastic) catre arcuri, amortizoare si bare stabilizatoare. Prin ridicarea centrelor de rotatie (fata, spate), se poate induce un efect de tip anti-ruliu si se poate reduce ruliul masinii. Centre de rotatie prea inalte (dispuse deasupra centrului de greutate al masinii) pot genera forte de ridicare (partea laterala a masinii se ridica in cazul in care apar forte destabilizatoare, iar elementele de suspensie se comprima, desi caroseria se ridica); aceste scenarii sunt de nedorit.
E. Supravirarea masinii drept efect al franei de motor dintr-un viraj poate fi redusa fie prin reducerea rezistentei la ruliu la partea din spate, fie prin cresterea rezistentei la ruliu pentru partea frontala. Reglajul se poate realiza fie prin coborararea centrului de rotatie spate, fie prin ridicarea celui frontal. Acest setup va imprima un comportament subvirator pronuntat, dat fiind faptul ca marea pondere a momentului de ruliu va fi preluata de partea frontala.
F. Supravirarea masinii - ca efect al franarii intr-un viraj - este similara cu realizarea unei frane de motor in aceleasi conditii. Problema se regaseste in cazul masinilor care sunt echilibrate pentru un comportament neutru. In cazul masinilor cu punte motoare dispusa frontal, exista cerinte conflictuale in ceea ce priveste tractiunea pentru etapa de iesire din viraj, acestea necesitand o incarcare cat mai egala a rotilor din fata (centru de rotatie redus).
G. Suprafetele de rulare cu denivelari sunt abordate corect atunci cand suspensia contribuie la asigurarea unui grad minim de deranjare asupra masinii. Centrele de rotatie foarte apropiate de suprafata de rulare confera miscari laterale reduse ale rotilor odata cu depasarea rotilor in sus si in jos si reduc efectul de tremurat al masinii.

Pe viitor, ne propunem sa detaliem atat tipurile de suspensii disponibile pe piata masinilor sport, cat si metodele cinematice de localizare a centrelor de rotatie pentru fiecare caz in parte.

[rex]

Super tare postul (IMG:style_emoticons/default/Star.gif)

Din cate am inteles cu noile brate de TT creste inaltimea CR (si creste si camberul negativ). Pun si desenul explicativ cand am timp sa il caut.

[rex]

Din cate am inteles cu noile brate de TT creste inaltimea CR (si creste si camberul negativ). Pun si desenul explicativ cand am timp sa il caut.

Am gasit documentul: http://www.volkspage.net/technik/ssp/ssp/SSP_381.pdf
La pagina 8, vedeti cum e cu CR.
Montarea bratelor de TT ajuta mai multe masini facute pe platforma de Golf 5 (leon, octavia, A3).

[Car-Setup]

Rex, tinem sa iti multumim pentru brosura, cu atat mai mult cu cat o parere avizata (parte a unui material oficial) presupune intotdeauna o mai mare incredere din partea cititorilor. Dupa cum va anuntam zilele trecute, o sa incercam sa prezentam cateva dintre cele mai populare sisteme de suspensie prezente in echiparea masinilor din zilele noastre.

Termenul “sistem de suspensie” se refera la ansamblul format de arcuri, amortizoare si orice alte elemente de legatura dintre masa suspendata (caroserie) si masa nesuspendata (roti). Rolul unui sistem de suspensie se refera, in principal, la siguranta (manevrabilitate) si confort. Sistemele de suspensie prezente pe piata sunt clasificate - in functie de modul lor de functionare - in suspensii rigide, independente sau combinatii ale celor doua tipuri.

In cele ce urmeaza, o sa prezentam sistemul de suspensie cel mai raspandit la nivel mondial, anume Lonjeronul MacPherson, parte a sistemelor independente de suspensie.

Lonjeronul MacPherson
Lonjeronul MacPherson reprezinta o forma de suspensie independenta a rotilor frontale, insa se poate regasi pe anumite modele si la rotile din spate. Numele sistemului provine de la dezvoltatorul sau, Earle Steel MacPherson (1891 - 1960), inginer din SUA, care a activat in randurile General Motors si Ford. Acest element de suspensie asigura legatura dintre sistemul de sustinere a rotilor si caroserie (monococa). Printre functiile sale, se numara: suspensia autovehiculului, limitarea curselor de retragere si extindere ale suspensiei, amortizare, preluarea lagarului de lonjeron pentru realizarea legaturii la nivelul caroseriei şi transferarea miscarii de directie. Printre avantajele suspensiei MacPherson se numara greutatea nesuspendata redusa si asigurarea unui spatiu mai mare in apropierea compartimentului motor (folosit cu precadere la automobilele echipate cu motor dispus transversal).

Desi sistemul MacPherson este unul foarte popular - date fiind simplitatea si costurile reduse de productie - acesta prezinta si cateva dezavantaje, legate in principal de calitatea deplasarii si de manevrabilitate. Analiza cinematica a demonstrat faptul ca MacPherson nu este in masura sa permita deplasari pe verticala ale rotii fara inducerea unor modificari la nivelul unghiului de cadere sau fara deplasari laterale ale rotii (sau ambele). In general, acest sistem nu este considerat la fel de performant precum sistemele de tip dublu brat (triunghiular) din punct de vedere al manevrabilitatii, pentru ca permite inginerilor o plaja foarte restransa de valori pentru unghiul de cadere si pentru centrul de rotatie. Un alt dezavantaj poate fi considerat faptul ca acest sistem tinde sa transmita un nivel superior de zgomot si vibratii dinspre suprafata de rulare catre caroserie, generand zgomot si vibratii mai insemnate decat in cazul sistemului dublu brat si obligand producatorii sa introduca materiale si dispozitive suplimentare menite sa atenueze aceste efecte. De asemenea, sistemul prezinta anumite restrictii de proiectare pentru masinile care ar trebui sa beneficieze de o forma mai aerodinamica. In ciuda acestor dezavantaje, sistemul este prezent si pe numeroase masini sport foarte performante precum Porsche, Mercedes-Benz, BMW etc.

Determinarea Pozitiei Centrului de Rotatie (MacPherson)
Determinarea pozitiei centrului de greutate pentru acest tip de suspensie poate fi realizata in trei pasi simpli, urmand procedura descrisa mai jos:
1. Se traseaza o dreapta perpendiculara pe axa lonjeronului MacPherson de la partea superioara a acestuia (Linia Nr. 1);
2. Se traseaza o dreapta pe directia bratului inferior / basculei (Linia Nr. 2);
3. Din punctul de intersectie a primelor doua linii (numit si centru instantaneu de rotatie - C.I.R.) se construieste o dreapta care sa treaca prin centrul petei de contact a anvelopei (Linia Nr. 3);
Centrul de rotatie este definit de intersectia Liniei Nr. 3 cu planul (longitudinal) vertical de simetrie a masinii. (IMG:http://s2.postimage.org/7c10pns4/centrurotatiemac_CSR.jpg)

Prin analiza schemei de mai sus si imaginarea diverselor scenarii, se poate afirma ca prin deplasarea in sus a lonjeronului MacPherson, fara realizarea unor modificari la nivelul bratului inferior, centrul de rotatie a masinii va migra inspre suprafata de rulare (in jos). O pozitie superioara a CR in cazul suspensiei MacPherson nu este posibila, iar pentru a compensa acest neajuns, toate masinile echipate cu Lonjeron MacPherson dispun de bare stabilizatoare in echiparea standard. Dorim sa atragem atentia asupra faptului ca pozitia CR nu se regaseste intotdeauna pe axa longitudinala de simetrie a masinii (ex. atunci cand roata frontal dreapta intalneste un obstacol, CR migreaza catre partea din stanga; atunci cand masina patrunde intr-un viraj, CR migreaza spre partea de la interiorul virajului).

Suspensia de tip MacPherson genereaza unghiuri de cadere pozitive odata cu deplasarea rotii in sus, in cazul in care garda la sol este redusa peste punctul in care unghiul dintre bratul inferior si lonjeronul MacPherson depaseste 90 de grade. Acest setup se traduce prin pierderi de aderenta la abordarea virajelor. O regula generala, care s-a dovedit corecta pentru majoritatea masinilor echipate cu MacPherson este aceea conform careia atunci cand bratul inferior prezinta o panta descendenta (dinspre roata inspre axa mediana longitudinala) se pot inregistra dezechilibre notabile ale echilibrului dinamic al masinii. In acest sens, exista cateva modificari menite sa corecteze acest unghi, printre cele mai la indemana fiind adoptarea de adaosuri in zona pivotului sau redispunerea / inlocuirea bratelor (basculelor). (IMG:http://s2.postimage.org/7ce90fqc/variatiiunghicadere_CSR.jpg)

Concluzii
In incheiere, dorim sa reiteram ideea conform careia reducerea garzii la sol peste anumite limite dictate de pozitionarea subansamblelor suspensiei, aduce cu sine probleme de manevrabilitate (contrar opiniei multor entuziasti auto care sustin ”cu cat mai jos, cu atat mai bine”). De asemenea, cum enunta si iulirx anterior, recomandam analiza atenta a tipului de cursa in care masina va lua startul (accelerare, circuit etc.) pentru realizarea unui setup cat mai performant, dedicat acelui tip de concurs.

[rex]

Super tare... Stiam doar intuitiv anumite lucruri prezentate mai sus.
Montarea bratelor de TT urca CR si maresti si camberul negativ astfel ca, pe curbe sa ramana tot negativ... Deci, incep sa inteleg de ce e asa mare "agitatia" cu aceste brate. Apropo... mi-au ajuns si mie bratele de TT si sunt curios cum se simt imbunatatirile.

Multumim frumos de lectura.

[Car-Setup]

Rex, te felicitam pentru achizitie si speram ca aceasta sa confere un setup optim masinii tale, iar tu sa fii in masura sa afirmi ca si-au meritat pe deplin banii bratele de Audi TT. Un aspect pe care intuim ca il ai in vedere, dar tinem sa il repetam pentru potentialii doritori, este acela al noilor setari, in special setarile referitoare la unghiul de cadere. Nu exista un setup ideal atat pentru strada cat si pentru circuit, de aceea tinem sa atentionam amatorii de setari agresive asupra principalei probleme cu care se pot confrunta.
Valorile negative mari ale unghiului de cadere sunt o solutie foarte buna pentru un circuit virajat, insa pentru strada (sau circuite de viteza, cu un procent relativ mare de aliniamente), nu sunt cea mai inspirata solutie, demarajul si franarea avand foarte mult de suferit. Mare atentie la capitolul franare pe drumurile publice in cazul adoptarii unui camber negativ de peste 2.0 grade (in valoare absoluta). Mare atentie la transportul masinii catre circuit (recomandarea noastra ar fi ca acest transport sa se realizeze cu ajutorul unei platforme) in cazul in care setarile nu pot fi aplicate in imediata apropiere a acestuia. Pentru aceia care adopta solutia mai ieftina si mai la indemana, anume setarea masinii inainte de deplasarea catre circuit (Grecia, Ungaria, Germania etc.), recomandam sa nu se forteze masina pe traseul dintre casa si circuit, ci sa se pastreze adrenalina pentru acea locatie. Pe circuit, riscurile sunt oarecum mai mici.

O sa prezentam in curand si celalalt tip de suspensie independenta, anume suspensia de tip dublu brat si o sa realizam o comparatie a celor doua sisteme (MacPherson / Dublu Brat).

[fuscobal]

Foarte utile informatiile. Multumim inca o data Car-Setup pentru detalii. Intr-adevar bratele de TT fac minuni prin adaugarea de cadere negativa dar nu prea contribuie la roll center. Fuzeta de TT este cea care ar contribui la ridicarea centrului de rotatie prin faptul ca modifica unghiul de inclinare al bratului ! Am o nelamurire legata de prea mult negative camber vs pierdere eficienta frana dar voi desena in autocad tot ansamblul ca sa ne intelegem mai bine !

[Car-Setup]

Fuscobal, te credem pe cuvant, intrucat esti printre primele persoane (daca nu chiar primul) din Romania care a instalat asemenea repere pe masina personala. Nu vrem sa lansam niciun fel de opinie in legatura cu bratele de TT si efectul lor asupra CR, la acest moment limitandu-ne strict la ceea ce au prezentat cei de la VAG / Audi in materialul postat de rex si speram ca, pe viitor, sa fim in masura sa supunem atentiei un punct de vedere avizat, in acest sens. In ceea ce priveste cea de-a doua parte a mesajului tau, suntem in masura sa prezentam un grafic preluat din cartea “How To Make Your Car Handle”, de Fred Puhn, unde se prezinta modul in care aderenta este direct influentata de unghiul de cadere. (IMG:http://s1.postimage.org/rgtl7qmc/cambervs_grip_CSR.jpg)
Pentru cursele de accelerare, este recomandat un unghi de cadere nul (sau cat mai apropiat de 0), pentru o aderenta cat mai buna (pete de contact maxime), iar pentru circuite foarte virajate, un unghi de cadere negativ este solutia cel mai des adoptata (anvelopele ating maximum de aderenta atunci cand masina este supusa ruliului, deci, in viraj). Cu cat anvelopele din echiparea masinii sunt mai late, cu atat mai mult vor fi recomandate unghiuri de cadere mai reduse, in cazul unui regim normal de exploatare (strada, in principal). Se poate observa din grafic si faptul ca reducerea aderentei este mai insemnata in cazul unui unghi de cadere pozitiv decat in cazul unui unghi de cadere negativ de aceeasi valoare (absoluta). Acestea ar fi motivele pentru care suntem de parere ca performantele de accelerare si franare ale masinii vor fi afectate odata cu modificarea unghiului de fuga. In cazul in care schita CAD este finalizata, am fi incantati sa continuam discutia pe aceasta tema (si nu numai). Ulterior prezentarii suspensiei de tip dublu brat (programata pentru sfarsitul saptamanii in curs), o sa va invitam sa urmariti un videoclip cu o masina echipata si testata cu fiecare dintre cele doua tipuri de suspensie (MacPherson si Dublu Brat), cu trimitere directa catre unghiurile de cadere.

[rex]

Intr-adevar bratele de TT fac minuni prin adaugarea de cadere negativa dar nu prea contribuie la roll center. Fuzeta de TT este cea care ar contribui la ridicarea centrului de rotatie prin faptul ca modifica unghiul de inclinare al bratului !

Hm... ai dreptate... alta fuzeta, alt CR. Dar, prin montarea bratului sub pivot fata de deasupra pivotului ma gandesc ca se modifica CR-ul.
Practic partea exterioara a CR-ului scade cu 1-2mm (trebuie sa masor) iar partea interioara e fixa. Deci, dupa calculele mele ar trebui sa se miste si CR-ul chiar daca nu la nivelul TT-ului. Am I wrong?

[fuscobal]

Nu se modifica pentru ca au compensat din pivot ei. Pivotul ce se prinde sub brat este mai lung decat celalalt si ajunge tot in aceeasi pozitie la fuzeta ! Fuzeta de TT in schimb are partea de jos mai coborata si astfel impinge si bratul mai jos dinspre exterior !

Am atasat un desen estimativ al partii din fata (nu e la scara desigur dar am incercat sa pastrez cat de cat niste proportii). Zonele care lucreaza destul de mult sunt pivotul, cele 2 bucse de brat (fata+spate), amortizor+arc, cauciucul si probabil bieleta. Puntea si sasiul se considera rigide si se inclina cu totul doar prin rotatii sau translatii ale elementelor mentionate mai devreme. Sway-bar-ul fata nu stiu daca si cat poate avea translatii in bucsele lui. In momentul franarii, se comprima pe verticala cauciucul pe asfalt si arcul+amortizorul. Presupun ca suma deplasarii pe verticala a celor 2 da deplasarea in jos a sasiului si puntii fata. Cand puntea coboara, cele 2 bucse de pe brat permit crearea unui unghi intre punte si brat iar bratul este tras catre interior si odata cu el roata. In acelasi timp, sus se comprima arcul iar prin comprimarea lui impinge in fuzetasi tinde sa o inclinemai mult fata de pozitia verticala. Cum fuzeta tine si janta si amortizorul, presupun din nou ca unghiul dintre janta si amortizor ramane constant sau aproape constanta (poate sa apara un foarte mic unghi si datorita unei mici torsionari transversale a arcului). Ca un rezumat, bratul trage de partea de jos inspre interior iar amortizorul+arcul tind sa incline roata cu totul catre exterior, lucru caruia presupun ca i se opune exact bratul si bieleta. Intuitiv eu tind sa cred ca per total, la franare, daca am camber negativ -2, roata va tinde spre 0 camber ceea ce e csat se poate de bine !? O sa incerc totusi sa aplic o deplasare verticala de cativa cm pe desenul ala sa vad cum lucreaza componentele ca la ochi nu-mi dau seama. Ceea ce nu stiu insa si e foarte important este ce deplasari permite fiecare bucsa de cauciuc pentru ca acolo se intampla foarte multe lucruri !

PS : Pe desenul meu, cele 2 linii punctate se intalnesc mult in afara cadrului si definesc acel CIR foarte jos. Tot de acolo rezulta un CR care este la doar cativa mm deasupra asfaltului (cred ca si in realitate este destul de aproape de ce am desenat eu acolo iar CG fiind mult mai sus, se poate lesne intelege de ce au atata ruliu masinile de strada) !

Fisiere Atasate

 GTI_front_axle.jpg ( 122.6k ) Numarul de Transferari: 53

 

[Nicky]

nu stiu cat de mult ajuta comparatia asta. pare sa fie intre audi tt si vw golf/jetta mk4. arata diferentele de distante dintre ele. mi s-a parut foarte reusit materialul omului. l-am luat de aici http://audittmk1.blogspot.com/2009/06/tt-s...is-how-bad.html

Fisiere Atasate

 Suspension_Geometry_034.jpg ( 64.45k ) Numarul de Transferari: 53

 

[fuscobal]

Dap, exact asa e si intre Golf 5 si TT mk2. Fuzeta are partea de jos mai coborata ceea ce trage si de exteriorul bratului in jos si rezulta un CR mult mai sus !

PS : Am incercat sa aplic o deplasare verticala in jos a caroseriei sub efectul cuplului format de forta de frecare dintre cauciuc si asfalt (frana) si forta de inertie a masinii aplicata in centrul de greutate. Din pacate nu-mi pot da seama intuitiv cum si cat lucreaza fiecare bucsa. Practic, fiind un numar mare de elemente in joc, miscarile pe fiecare element in parte nu se pot obtine decat intr-un soft de specialitate si daca ai foarte multe date pe care muritorii de rand nu le au !

[Profesoru]

Din toate aceste invataminte , care sau postat aici , putem trage niste concluzii clare , depinde ce vrem de la masina , daca mergi la servici las-o asa cum a facut-o fabrica , daca vrei drag pune unghiuri de cadere zero , iar pt circuit un minus cu M mare , dar de ex pt ce a postat Nicky , referitor la platforma IV una este un TT si alta este de ex Skoda Octavia ....ma refer aici la caroserie , mase , garda la sol , inaltimea masini , repartitia greutatii pe punti ...nu cred ca pot aplica pe masina mea , acele brate , si sa obtin aceleasi rezultate ca si comportament cu TT-ul , in mod sigur se vor imbunatatii performantele , dar unde pierd? Retoric vb

[Car-Setup]

Fuscobal, te felicitam pentru CAD, nota 10 pentru desen, arata perfect. De asemenea, ai explicat foarte bine mecanismul plonjarii (plonjarea este fenomenul declansat de transferul brusc de mase dinspre partea posterioara catre cea frontala a masinii). Fenomenul opus este cabrarea (apuparea) si se manifesta in cazul demarajului (transferul de mase este realizat in sens invers, dinspre partea frontala catre cea posterioara). Plonjarea si apuparea constituie miscarea de tangaj (sau galopare) a masinii.
Desi plonjarea aduce incarcare suplimentara rotilor din fata si ar trebui sa maximizeze pata de contact si eficienta franarii (aderentei), aceasta realizeaza - in acelasi timp - un deserviciu, in cele mai multe dintre cazuri. Cum enuntam anterior, problema cea mai mare in cazul suspensiilor MacPherson (al caror CR este corect setat) este ca, pe masura ce suspensia se comprima (si garda la sol a masinii scade), unghiul de cadere se modifica in sens negativ (adica din pozitiv, isi scade valoarea spre nul sau negativ, din nul trece in negativ, iar din negativ isi conserva semnul, crescandu-si doar valoarea absoluta). Abia spre finalul cursei de deplasare in sus a suspensiei (atunci cand roata aproape loveste in tamponul opritor) se poate vorbi de aport pozitiv pentru unghiul de cadere, insa in cele mai multe dintre cazuri, acele valori nu se ating.

Atunci cand unghiul dintre lonjeronul MacPherson si bratul inferior este ascutit (valori de pana la 90 grade), orice reducere a garzii la sol (indusa fie mecanic / prin reglaje, fie prin franare / plonjare etc.) va induce o modificare in sens negativ a valorii unghiului de cadere. In cazul in care unghiul dintre lonjeronul MacPherson si bratul inferior devine obtuz (valori de peste 90), orice reducere a garzii la sol va induce o modificare in sens pozitiv a valorii unghiului de cadere. Propunem reanalizarea ultimului paragraf de la prezentarea Lonjeronului MacPherson (anterior Concluziilor) si a schitelor atasate. Am atasat doua modele cinematice aferente lonjeronului MacPherson pentru o mai buna vizualizare si pentru a facilita intuirea miscarilor. Ilustratiile sunt preluate din cartea “Dinamica Autovehiculelor – Teorie si Aplicatii”, de Reza N. Jazar.
(IMG:http://s2.postimage.org/20rdvoask/modelcinematicmacpherson1_CSR.jpg) _______ (IMG:http://s2.postimage.org/20rfj7nac/modelcinematicmacpherson2_CSR.jpg)

Tinem sa punctam faptul ca indicatorul cel mai bun pentru analiza unei anumite valoari a unghiului de cadere este constituit de masurarea in situ (cu ajutorul pirometrului) a temperaturilor de la nivelul anvelopei. In cazul in care se confirma temperaturi uniforme sau foarte apropiate intre cele trei puncte de masurare de la suprafata profilului (exterior, centru si interior), se poate afirma ca setarea respectiva este una foarta performanta pentru acea masina (si tot ce implica aceasta in termeni de echipare, reglaje si maniera de pilotaj), pentru acel circuit si respectivele conditii meteorologice.

Bonus - supunem atentiei prima animatie Car Setup Romania (materialul nu ne apartine, el fiind al unei universitati din SUA). Este prezentat modelul cinematic al suspensiei de tip Lonjeron MacPherson. Multumim Fuscobal pentru idee. Speram sa va placa.

[fuscobal]

Aha, acum am priceput. Foarte tare filmuletul. Practic in prima parte a cursei unghiul de cadere merge si mai mult spre negativ dupa care revine spre 0. Acum, este greu de estimat cat de mult se comprima suspensia mea pe frane foarte puternice. In realitate, pe Hungaroring, treaba a stat asa :

1) cauciucuri de strada pe 235/35/19 + brate stock (unghi de cadere aprox. -1) > franare de la X metri fata de apexul virajului
2) semislick pe 225/45/17 + brate TT (unghi de cadwere -2.3) > franare de la X-30m fata de apexul virajului

In ambele situatii sistemul de franare a fost identic iar viteza de la care se frana era de 210-220kmh. Posibil totusi ca diferenta de aderenta intre cauciucul de strada si semi-slick sa fi fost asa de mare incat sa fi depasit cu mult scaderea datorata unghiului de cadere negativa mai mare in situatia 2. Imi amintesc ca spre sfarsitul zilei a intrat pe pista un Seat Leon 2 WTCC care avea la ochiul meu un camber de aprox. -4 pe fata (dublu fata de mine). Probabil ca desi pierde putin pe franare, per total castigul pe viraje este mult mai mare, ceea ce face sa merite acel camber extrem !

[Mituc]

Pe de alta parte lleonul wtcc la cit e de usor si la ce suspensii si setari de suspensie are nici nu tre' sa frineze asa mult.

Apoi pneurile fac si ele o diferenta destul de mare. Nu uita ca e posibil ca pata de contact intre 2 pneuri asezate pe aceeasi janta, aceeasi masina, cu aceleasi setari de suspensie pot sa difere uneori semnificativ (in functie de pneu).

[fuscobal]

Dap, sunt diferente intre pneuri. Practic latimea este declarata prin conventie de toti 215, 225, 235...dar am intalnit 225 cu latime reala de 224 iar altul cu 232. Mai mult, Leonurile sunt dupa cum spuneai foarte usoare si au gume slick de compozitie mult mai moale decat am avut eu. Slickurile foarte moi nu sunt potrivite pentru masini grele ca a mea !

''During 2005, SEAT introduced the second generation León into the World Touring Car Championship (WTCC) to replace the Toledo Cupra which it had raced in the early rounds of the title. The car features several modifications, including a racing engine that develops over 191 kW (260 PS; 256 bhp), a Hewland sequential-shift gearbox (unrelated to the DSG), and an aerodynamic package for increased downforce (with its hatchback shape, the León is disavantaged against conventional three-box saloons). Minimum weight is 1,140 kilograms (2,513.3 lb) with driver. SEAT Sport, in partnership with Oreca, runs six cars in the WTCC. Two other cars are run by SEAT Sport UK (Northern South) based in Northampton, UK in the British Touring Car Championship (BTCC). A further two cars are run by SEAT Sport Italia in the Italia Superturismo Championship.

In 2006, the Supercopa León was replaced by the new shape León. The car is potentially faster than the WTCC version, as it features a turbocharged 2.0 litre engine, with over 221 kW (300 PS; 296 bhp), increased torque, the DSG gearbox, better aerodynamics (it includes the WTCC car's front and rear spoilers, plus a venturi tunnel under the car, instead of a flat bottom), and 18 inch wheels, instead of the mandatory 17 inch wheels from the WTCC.

For 2007, the SEAT Cupra Championship in the UK (part of the TOCA Package) will run both 'New León' Cupra Race cars with 221 kW (300 PS; 296 bhp), as well as the Mk1 León Cupra R race car with 184 kW (250 PS; 247 bhp).

The SEAT León Eurocup began in 2008 as a support series for the World Touring Car Championship.

In 2008, Yvan Muller won the FIA World Touring Car Championship for Drivers at the wheel of a León TDI, and SEAT won the Manufacturers' title.

In 2009, Gabriele Tarquini became the Drivers' Champion with the León TDI, and SEAT won the Manufacturers' title for a second consecutive year.''

Teoretic masina are 80HP mai putin decat mine dar si vreo 400Kg in minus ceea ce conteaza enorm. Pe linia dreapta spre exemplu presupun ca atinge o viteza de top similara cu a mea (210-220kmh) dar are frane mult peste ale mele, cauciucuri mai aderenta si masa mult mai mica. Din astea 3 as putea sa bag mana in foc ca franeaza cu 50m mai tarziu decat mine si accelereaza si mult mai devreme la iesire in partea cealalta !

PS : nu stiu exact ce aprot aduce si eleronul care ar trebui sa ia ceva din viteza de top dar sa ajute pe franare !