Lean Less / Hvad er Body Roll og hvordan man reducerer det
historie af John Comesky
enhver entusiast, der er værd at hans salt, ved, at dæk uden tvivl har den største indflydelse på et køretøjs håndtering. Det er klart, at der imidlertid er chassisdynamik, der strækker sig ud over dækområdet. Når du øger trækkraftgrænsen ved vejoverfladen, er du muligvis klar til at tage det næste skridt i forbedret køretøjshåndtering: reduktion af karrosserirulle gennem brug af antirullestænger.
korrekt valgt (og installeret), antirullestænger reducerer kropsrullen, hvilket igen fører til bedre håndtering, øget førertillid og i sidste ende lavere omgangstider.
Hvad Er Body Roll?
chancerne er, at du har oplevet virkningerne af kropsrulle hver gang du er bag rattet. Det sker under næsten hver tur, når den ene side af bilen løfter, hvilket får hele køretøjet til at læne sig mod ydersiden af drejen.
årsagen til kropsrulle er simpel fysik: et objekt i bevægelse har tendens til at forblive i bevægelse, indtil det påvirkes af en ekstern kraft. Så i praksis, når du kører fremad i en lige linje, tillader du et par tusind pund køretøj, væsker og passagerer at opbygge momentum i den lige linje.
når du fortæller alt om at skifte retning pludselig, gennem input ved rattet, kan de forreste dæk ændre retning takket være de mekaniske fordele ved styresystemet, men køretøjets, væskernes og passagerernes momentum fortsætter i den oprindelige retning. Dækkene er det eneste element, der er i stand til at generere en ydre kraft, der kan virke imod dette momentum og ændre retning.
på dette tidspunkt er det mest sandsynligt, at et af to scenarier forekommer. Hvis der findes nok momentum i den oprindelige retning, og dækkene mangler nok greb til at virke mod den originale fremadrettede energi, glider køretøjet ud af drejen, da dækkene mister trækkraft. Men hvis dækkene har nok greb på vejfladen, så i stedet for at glide, vil køretøjets trækkraft på vejfladen overvælde det oprindelige fremadgående momentum og handle på de oprindelige kræfter for at fremkalde en retningsændring. Derfor en svingmanøvre.
men hvad sker der med den energi? Selvom vi måske har haft nok greb til at hænge på gennem svinget, ved vi, at køretøjets masse vil fortsætte i den oprindelige retning. Resultatet er en vægtoverførsel mod den nye udvendige kant af køretøjet-i samme retning som det oprindelige fremadgående momentum.
hvis der er tilstrækkelig energi bag vægtoverførslen, vil denne energi få den udvendige ophæng (i dette tilfælde fjederen og stiveren) til at komprimere, mens den anden side løfter og strækker sig. En ingeniørtype kan lide at beskrive dette ved at sige, at den ene side bevæger sig ind i jounce, mens den anden bevæger sig ind i rebound. Resten af os kalder det magert eller kropsrulle.
Hvorfor er Body Roll en dårlig ting?
vi hører ofte, at forebyggelse af kropsrulle er “så vigtig”, at vi alle skal skynde os ud og købe dette produkt eller det pågældende produkt for at forhindre det. Og mange entusiaster har derfor accepteret, at kropsrulle derfor er dårlig. Men hvad gør body roll nøjagtigt for at påvirke køretøjets håndtering negativt?
til at begynde med forstyrrer det føreren. Dette er sandsynligvis den effekt, som de fleste chauffører kan se og føle under deres egne køreoplevelser. Og selvom dette ikke er den vigtigste negative effekt af kropsrulle, er det rigtigt, at bilen ikke kører selv-uanset hvor mange eftermarkedsdele du installerer. Så at holde føreren fast, fokuseret og i stand til at koncentrere sig om opgaven med at køre er en fremtrædende prioritet for livlig køretøjshåndtering.
den mest misforståede effekt af karrosserirulle på køretøjshåndtering er imidlertid effekten af karrosserirulle på camber—og effekten af camberændringer på dækets trækkraft.
kort sagt, jo større dækets kontaktplaster er, desto mere trækkraft findes mod vejfladen og holder alt andet konstant. Men når køretøjet begynder at læne eller rulle til den ene side, er dækkene også tvunget til at læne eller rulle til den ene side.
dette kan beskrives som en camber-ændring, hvor det udvendige dæk oplever øget positiv camber (ruller til dækkets udvendige kant) og det indvendige dæk oplever øget negativ camber (ruller til dækkets indvendige kant.) Så et dæk, der oprindeligt nød en komplet og flad kontaktplaster før kropsrullen, skal kun fungere på dækkanten under kropsrullen.
det resulterende tab af trækkraft kan gøre det muligt for dækkene lettere at give plads til vægtoverførselskræfterne til køretøjets udvendige kant. Når dette sker, glider køretøjet sidelæns-hvilket generelt er en dårlig ting.
Sådan forhindres kropsrulle
per definition forekommer kropsrulle kun, når den ene side af suspensionen komprimeres (bevæger sig ind i jounce), mens den anden strækker sig (bevæger sig ind i rebound). Derfor kan vi begrænse kropsrullen ved at gøre det sværere for førersiden og passagersiden at bevæge sig i modsatte retninger.
en ret indlysende metode til at opnå dette er ved brug af stivere fjedre. Når alt kommer til alt, vil en stivere fjeder komprimere mindre end en blødere fjeder, når den udsættes for en lige stor kraft. Og mindre kompression af suspensionen på ydersiden vil resultere i mindre kropsrulle.
stivere fjedre kræver dog brug af stærkere spjæld (stivere eller støddæmpere) og har en øjeblikkelig og betydelig effekt på kørekvaliteten. Så selvom håndteringen er forbedret, er de muligvis ikke den nemmeste eller mest omkostningseffektive måde at nå målet om at reducere kropsrulle.
for mange entusiaster giver brugen af anti-rullestænger—også kendt som anti-svingestænger, rullestænger, stabilisatorstænger eller svingestænger—en mere omkostningseffektiv reduktion i kropsrulle med minimal negativ indvirkning på kørekvaliteten.
Sådan fungerer en Antirullestang
kort sagt er en antirullestang en U-formet metalstang, der forbinder begge hjul på samme aksel med chassiset. I det væsentlige er enderne af stangen forbundet med suspensionen, mens midten af stangen er forbundet med bilens krop.
for at karrosserirullen kan forekomme, skal affjedringen på bilens yderkant komprimeres, mens affjedringen på den indvendige kant samtidig strækker sig. Da antirullestangen imidlertid er fastgjort til begge hjul, er en sådan bevægelse kun mulig, hvis metalstangen får lov til at dreje. (Den ene side af stangen skal dreje opad, mens den anden drejer nedad.) Så barens vridningsstivhed-eller modstand mod vridning-bestemmer dens evne til at reducere kropsrulle. Mindre vridning af stangen resulterer i mindre bevægelse i jounce og rebound ved de modsatte ender af suspensionen-hvilket resulterer i mindre kropsrulle.
faktorer, der bestemmer stivhed
der er to primære faktorer, der bestemmer en antirullestangs torsionsstivhed: barens diameter og længden af barens momentarm. Diameter er generelt det nemmeste koncept at forstå, da det er noget intuitivt, at en bar med større diameter ville have større torsionsstivhed.
Torsionsbevægelse (eller vridning) af stangen styres faktisk af ligningen:
drej = (2 drejningsmoment * længde)/(p * diam4 * materialemodul.)
og da diameteren er i nævneren, når diameteren bliver større, bliver mængden af vridning mindre. Hvilket i en nøddeskal betyder, at torsionsstivhed er en funktion af diameteren til den fjerde effekt. Derfor gør en meget lille stigning i diameter en stor stigning i torsionsstivhed.
for eksempel at sammenligne stivheden af en bestand 15mm bar til et eftermarked, 16.5 mm en, skal du blot bruge ligningen 16.54/154. Nogle hurtige matematik giver tallet 1,46. Med andre ord er en 16,5 mm bar 1.46 gange så stiv – eller 46 procent stivere-end en 15 mm bar af samme design.
tilføj kun en millimeter mere til barens diameter—i alt 17,5 mm—og torsionsstyrken skyrockets til 85 procent stivere end bestanden 15mm bar.
(17.54/15.04 = 1.85)
ud over diameteren på en stang er der imidlertid en anden meget vigtig faktor, der bestemmer en antirullestangs torsionsstivhed. Denne faktor er kendt som længden af momentarmen-eller i almindelige termer, mængden af gearing mellem køretøjet og stangen.
som med alt, en øget mængde af gearing gør det lettere at gøre arbejdet. Dette styres af løftestangsloven:
kraft afstand = drejningsmoment.
efterhånden som afstanden-eller længden af håndtaget-øges, øges den resulterende drejningsmoment også. (Derfor var det lettere at flytte din storebror på teeter-totter, da han flyttede mod midten, og du blev ude på enden. Du nød øget gearing i slutningen, mens han led af reduceret gearing nær midten.)
fordi en antirullestang er formet som en “U”, tjener enderne af stangen, der fører fra midten af stangen til endeforbindelsen, som en håndtag. Da afstanden fra den lige del af stangen til fastgørelsen ved endeforbindelsen bliver længere, øges drejningsmomentet mod stangen-hvilket gør det lettere for en given mængde energi at dreje antirullestangen. Da denne afstand reduceres, reduceres drejningsmomentet-hvilket gør det vanskeligere for en given mængde energi at dreje antirullestangen.
det er denne håndtagslov, der anvendes under udformningen af en justerbar antirullestang. Ved at bruge flere endeforbindelsessteder kan afstanden fra fastgørelsespunktet til den lige del af stangen ændres. Eller i ingeniørernes termer kan længden af momentarmen øges eller reduceres for at gøre mere eller mindre drejningsmoment mod stangen.
brug af en indstilling længere fra midten af stangen øger længden af momentarmen, hvilket resulterer i mere drejningsmoment mod stangen, hvilket tillader mere vridningsbevægelse af stangen, hvilket skaber mere kropsrulle. Brug af en indstilling tættere på midten af stangen reducerer længden af momentarmen, hvilket resulterer i mindre drejningsmoment mod stangen, hvilket tillader mindre vridningsbevægelse af stangen, hvilket skaber mindre kropsrulle.
den faktiske påvirkning af drejningsmomentet kan sammenlignes ved at dividere center-to-center afstande af End-link fastgørelsespunkter. Sig for eksempel, at afstanden mellem centrum og centrum for den bageste antirullestang er 200 mm. Vi kan sammenligne dette med 160 mm Afstanden for den fasteste indstilling af en firevejs justerbar 17,5 mm bjælke ved blot at dele afstandene.
(160/200 = .8)
med andre ord producerer en 160 mm center-til-center bar kun 80 procent af det drejningsmoment, der ville blive produceret af en 200 mm center-til-center bar med samme diameter. Eller endnu enklere, ved at bruge 160 mm End-link fastgørelsespunkter, øger vi stivheden af antirullestangen med yderligere 20 procent.
hvad dælen er TLLTD?
TLLTD står for dæk Lateral Load Transfer Distribution. Selvom dette udtryk måske lyder komplekst, måler det simpelthen den forreste til bageste balance af, hvordan lateral belastning overføres i en svingmanøvre. Det er almindeligt anvendt til at sammenligne hastigheden af lateral trækkraft tab mellem de forreste og bageste dæk.
kort sagt, der er kun så meget kraft, som et dæk kan håndtere. Når vi beder mere om dækket, end dækket kan levere, “mættes det” eller mister trækkraft. Hvis de forreste dæk mættes før de bageste dæk, kalder vi denne understyring eller push-hvilket betyder, at bilen har en tendens til at fortsætte med at bevæge sig i den oprindelige retning, selvom hjulene drejes.
hvis de bageste dæk mættes før de forreste dæk, kalder vi dette overstyring eller løs-hvilket betyder, at bagenden af bilen har en tendens til at svinge hurtigere end fronten og forårsage et spin. Når ingen af disse forhold hersker konsekvent, så beskriver vi chassiset som afbalanceret.
vi kan måle og sammenligne steady-state understyring og overstyring karakteristika af et køretøj ved at tildele en lateral belastning overførsel procentdel af den forreste i forhold til den bageste. En tlltd-værdi svarende til 50 procent indikerer, at chassiset er afbalanceret-eller både for-og bagdæk har tendens til at miste trækkraft på omtrent samme tid. En tlltd-værdi foran større end 50 procent indikerer, at de forreste dæk mister trækkraft hurtigere end de bageste dæk-hvilket resulterer i understyring. Og en tlltd-værdi foran lavere end 50 procent indikerer, at de bageste dæk har tendens til at miste trækkraft hurtigere end fronten-hvilket resulterer i overstyring.
det er vigtigt at bemærke, at vores diskussion af TLLTD kun overvejer steady-state svingmanøvrer, såsom en lang 270-graders rampe eller off-rampe. Moderat til aggressiv gas-eller bremseanvendelse kan forstyrre denne balance under en forbigående tilstand, kort overgang af et køretøj fra understyring til overstyring.
effekten af Antirullestænger på TLLTD
ideelt set forstår du nu, hvordan en antirullestang kan bruges til at begrænse kropsrulle, og du forstår, at reduceret kropsrulle kan føre til en reduktion i ugunstige camberændringer for bedre dæk trækkraft. Men hvad der måske ikke er indlysende, er effekten af anti-roll bar ændringer på TLLTD (understyring og overstyring.)
i betragtning af ovenstående oplysninger kan man endda antage, at en fastere antirullestang, som fører til bedre camber-kontrol, ville føre til bedre trækkraft. Hvis vi tilføjer en fastere antirullestang foran, formindskes trækkrafttabet, så understyring reduceres, ikke?
forkert. Lad os vurdere nærmere betydningen af tlltd-dæk lateral belastningsoverførselsfordeling. På en anden måde kan vi beskrive TLLTD som den relative efterspørgsel efter side-til-side energikontrol, der er placeret på dækkene. Fordi en fastere antirullestang tillader mindre afbøjning, overfører den side-til-side energi (laterale belastninger) hurtigere.
efterhånden som hastigheden for lateral belastningsoverførsel øges, stilles der yderligere krav til dækket. Så hvis vi installerer en fastere antirullestang foran, øger vi fordelingen af lateral belastningsoverførsel mod de forreste dæk. Dette øger den forreste tlltd-værdi, hvilket vil resultere i yderligere understyring, der holder alt andet konstant.
den samme logik gælder også bagpå. En fastere antirullestang bagpå vil øge hastigheden for lateral belastningsoverførsel, placere mere efterspørgsel på bagdækene, fremskynde lateral trækkrafttab og skabe mere overstyring, holder alt andet konstant.
derfor giver blindt tilføjelse af dele til din bil muligvis ikke de ønskede resultater. En klog forbruger konsulterer-og køber fra-kyndige eksperter, der har værktøjerne til at fremsætte informerede indstillingsanbefalinger.
Jeg vil have en 50 procent TLLTD på min bil, ikke?
da en 50 procent TLLTD på papir indikerer et afbalanceret chassis, er mange entusiaster fristet til at springe til den konklusion, at dette derfor er ønskeligt. De tror måske, at alle biler naturligvis skulle komme på denne måde fra fabrikken. Desværre er dette ikke tilfældet-og overvejelserne er ikke så enkle. I virkeligheden er en bil med en 50 procent TLLTD bogstaveligt talt på den konstante kant af overstyring. Og der er mange faktorer, der hurtigt og nemt kan tage bilen fra randen til en katastrofe i fuld skala, ude af kontrol, spinning-in-circles.
til at begynde med skal du overveje virkningerne af vejrforhold, der kan skabe en våd eller iskold vejoverflade. Eller forestil dig, at føreren tilfældigvis anvender for meget bremse sent i en sving-en almindelig fejl blandt nybegyndere. Eller overvej virkningerne af varierende dæktemperaturer, dæktryk, eller dækslitage-som alle vil have store påvirkninger på laterale trækkraftgrænser. Og selvfølgelig, varierende vægtfordeling, som et resultat af skiftende brændstoftankniveauer, passagerer, eller antallet af undertræ i bagagerummet, vil også påvirke tlltd.
med alle disse ting at overveje, er bildesigningeniører tvunget til at skabe en mere konservativ TLLTD. Som et resultat målretter de med vilje højere tlltd-værdier foran, så lagerkøretøjer vil være tilbøjelige til understyring-antagelsen er, at understyring er sikrere og mere forudsigelig for den gennemsnitlige chauffør.
for eksempel er en bestand DOHC Saturn indstillet til at producere en front TLLTD på cirka 63.4 procent-et relativt konservativt mål. (Men giv Saturn noget kredit, da dette er på den aggressive ende af det konservative spektrum, især sammenlignet med andre forhjulsdrevne økonomibiler.)
som hovedregel er en gennemsnitlig gadekørende entusiast sandsynligvis villig til at acceptere nogle kompromiser-inden for grund-af en mere aggressiv TLLTD i bytte for bedre håndtering. Et passende mål er sandsynligvis en front TLLTD-værdi på cirka 58 procent, en værdi, der betragtes som aggressiv, men egnet til gadekørsel.
hvordan skaber jeg den rigtige Håndteringsbalance?
da de fleste entusiaster ikke har den viden eller det program, der er nødvendigt for at beregne chassisegenskaber som TLLTD, påhviler ansvaret kyndige tunere.
det er klart, at TLLTD og kropsrulle begge vil blive påvirket af ændringer i fjedre og antirullestænger. Mens forståelse af virkningerne af flere ændringer kan blive forvirrende, er svaret normalt kun et telefonopkald væk.
ligesom hvad du læser? Vi er afhængige af din økonomiske støtte. For så lidt som $3 kan du støtte Grassroots Motorsports ved at blive protektor i dag.
se kommentarer til GRM fora
9/22/16 9:31 er.
tid til tilbagevenden torsdag. Bare snuble over denne artikel dybt i listen over historier på vores hjemmeside. Troede jeg ville støde det op på forummet, fordi tech info er så god.
9/22/16 9:48 er.
det mangler et par vigtige punkter, eller understreger dem ikke nok.
-
TLLTD er et forhold. Det er forholdet mellem de forreste og bageste svajestænger. Dette er ikke helt klart nok i artiklen. Hvis du ikke forstår det, vil du sandsynligvis ende med den samme almindelige fejlagtige teori, at da afstivning af frontstangen fører til nedsat trækkraft på forsiden, og afstivning af bagstangen fører til nedsat trækkraft på bagsiden, at blødgøring begge fører til forbedret greb i begge ender. Dette er normalt ikke tilfældet.
-
Boundary sager. Hvis du har for meget kropsrulle, kan du løbe tør for affjedring i den ene ende eller den anden. Dette kan føre til overraskende håndteringsændringer. For eksempel tage en bil, der hjørner på bumpstopper i begge ender, når lager. Tilføj en stor front svaje bar. I vores eksempel, lad os sige, at denne særlige bil ikke længere bunder den forreste ophæng, men stadig bunder bagtil. Du skærer ned på den samlede rulle, men nu har du en effektivt højere fjederhastighed bagpå, så du har øget overstyring.
der er også den anden sag, hvor du begynder at løfte hjul i luften. Når du er gået i stativtilstand, vil al resterende vægtoverførsel ske i den anden ende. -
Body roll giver vigtige signaler til føreren. Det gør det meget lettere at bedømme svinghastighed. Læs alle de forskellige samtaler fra Dave Coleman på denne. Du skal også lade din suspension trække vejret og flytte for at kunne absorbere bump – og hvis du ikke kan absorbere dem, mister du trækkraft over dem. Over-stive svajestænger vil også have en effekt på turen, du får øget hovedkast over ethjulsstød, og du vil begynde at føle mere hårdhed-men de giver bestemt en stor ændring i håndteringen for en minimal ændring i turen generelt.
her er en anden tage på nogle af de samme info. Det bruger FRC i stedet for TLLTD, og grænsesagerne er dækket i senere kapitler. Håndtering teori kapitel fra hvordan man opbygger en højtydende
9/22/16 10:28 er.
jeg ved, at dette skal være en temmelig grundlæggende primer, og det er helt sikkert en god, men der er stadig en ting, som jeg følte manglede om emnet (Hvorfor roll er ‘dårlig’) vedligeholdelse af kontakt patch. Suspension geometri spiller også en vigtig rulle(
). Jeg har set dette koncept noget forkert anvendt til FRS / BRS vs Miata debatter, hvor Miata synes at være overdrevent kritiseret for sin kropsrulle. Denne kritik forsømmer det faktum, at den dobbelte ønskebensophæng på Miata også mister betydeligt mindre camber i rulle end stiverophænget på FRS/BRS. Så det er ikke så kritisk at styre rullen så tæt på en bil som Miata i modsætning til en bil som FRS/BRS.
9/22/16 11:06 er.
og med solide aksler koster roll slet ikke camber!
9/22/16 11:42 er.
men alle kool-børnene fjerner deres svajestænger for at reducere vægten og kompensere med øgede fjederhastigheder, hvilket har den ekstra effekt at begrænse gab og tonehøjde.
9/22/16 11:46 er.
dette er den slags hardcore tech jeg ville elske at se mere af. Tak GRM!
9/22/16 12:21 p. m.
TL / DR
kidding gode ting
12/23/20 11: 31 om eftermiddagen.
er det sandt, at hvis et indre bagdæk kommer ud af jorden, vil en stivere bagstang ikke gøre nogen forskel, fordi løft af dækket er det mest, det kan gøre, og der er ingen yderligere modstand?
12/24/20 9:18 er.
når et hjul er væk fra jorden, har du 100% vægtoverførsel i den ende. Al resterende vægtoverførsel finder sted i den anden ende af bilen. Svajestangen i den løftede ende er ikke længere en del af ligningen.
så ja, men ikke helt på den måde, du beskrev.
du skal logge ind for at skrive. Log ind