Lean Less | Vad är Body Roll och hur man kan minska det
Story av John Comesky
någon entusiast värt sitt salt vet att däcken har utan tvekan den största inverkan på ett fordons hantering. Uppenbarligen finns det dock chassidynamik som sträcker sig bortom däckens rike. När du har höjt dragtröskeln på vägytan kan du vara redo att ta nästa steg i förbättrad fordonshantering: minska karossrullen genom användning av rullningsstänger.
korrekt valda (och installerade), antirullstänger kommer att minska kroppsrullen, vilket i sin tur leder till bättre hantering, ökat förarförtroende och i slutändan lägre varvtider.
Vad Är Kroppsrulle?
chansen är att du har upplevt effekterna av kroppsrulle varje gång du sitter bakom ratten. Det händer under nästan varje tur när ena sidan av bilen lyfter, vilket gör att hela fordonet lutar mot utsidan av svängen.
orsaken till kroppsrulle är enkel fysik: ett objekt i rörelse tenderar att hålla sig i rörelse tills det påverkas av en yttre kraft. Så i praktiken, när du kör framåt i en rak linje, tillåter du ett par tusen pund fordon, vätskor och passagerare att bygga fart i den raka linjen.
när du berättar allt för att ändra riktning plötsligt, genom inmatning vid ratten, kan framdäcken ändra riktning tack vare de mekaniska fördelarna med styrsystemet, men fordonets, vätskans och passagerarnas fart fortsätter i originalriktningen. Däcken är det enda elementet som kan generera en yttre kraft som kan agera mot denna momentum och ändra dess riktning.
vid denna tidpunkt är det troligt att ett av två scenarier inträffar. Om det finns tillräckligt med fart i originalriktningen och däcken saknar tillräckligt med grepp för att agera mot den ursprungliga framåtriktningen, kommer fordonet att glida ut ur svängen när däcken förlorar dragkraft. Men om däcken har tillräckligt med grepp på vägytan, kommer fordonets dragkraft vid vägytan istället för att glida att överväldiga den ursprungliga framåtriktningen och agera på de ursprungliga krafterna för att framkalla en riktningsändring. Därför en svängande manöver.
men vad händer med den energin? Även om vi kanske har haft tillräckligt med grepp för att hänga på genom svängen, vet vi att fordonsmassans fart kommer att fortsätta i originalriktningen. Resultatet är en viktöverföring mot fordonets nya ytterkant – samma riktning som den ursprungliga framåtriktningen.
om tillräckligt med energi ligger bakom viktöverföringen, kommer denna energi att orsaka att den yttre upphängningen (i detta fall fjädern och fjäderbenet) komprimeras medan den andra sidan lyfter och sträcker sig. En ingenjörstyp gillar att beskriva detta genom att säga att den ena sidan rör sig in i jounce medan den andra rör sig in i rebound. Resten av oss kallar det mager eller kroppsrulle.
Varför är kroppsrulle en dålig sak?
vi hör ofta att förhindra kroppsrulle är” så viktigt ” att vi alla måste rusa ut och köpa den här produkten eller den produkten för att förhindra den. Och många entusiaster har följaktligen accepterat att kroppsrullen därför är dålig. Men vad exakt gör body roll för att påverka fordonshanteringen negativt?
till att börja med stör det föraren. Detta är förmodligen den effekt som de flesta förare kan se och känna under sina egna körupplevelser. Och även om detta inte är den viktigaste negativa effekten av kroppsrulle, är det sant att bilen inte kör sig själv-oavsett hur många eftermarknadsdelar du installerar. Så att hålla föraren avgjort, fokuserad och kunna koncentrera sig på uppgiften att köra är en främsta prioritet för livlig fordonshantering.
den oftast missförstådda effekten av kroppsrulle vid fordonshantering är emellertid effekten av kroppsrulle på camber—och effekten av camber förändras vid däckdragning.
enkelt uttryckt, ju större däckets kontaktyta, desto mer dragkraft finns mot vägytan och håller allt annat konstant. Men när fordonet börjar luta sig eller rulla åt sidan, tvingas däcken också luta sig eller rulla åt sidan.
detta kan beskrivas som en camber-förändring där det yttre däcket upplever ökad positiv camber (rullar till däckets ytterkant) och det inre däcket upplever ökad negativ camber (rullar till däckets innerkant.) Så ett däck som ursprungligen åtnjöt en komplett och platt kontaktplåster före kroppsrullen måste endast fungera på däckkanten under kroppsrullen.
den resulterande förlusten av dragkraft kan göra det möjligt för däcken att lättare vika för krafterna för viktöverföring till fordonets ytterkant. När detta händer glider fordonet i sidled-vilket i allmänhet är en dålig sak.
hur man förhindrar kroppsrulle
per definition uppstår kroppsrulle endast när ena sidan av suspensionen komprimeras (rör sig in i jounce), medan den andra sträcker sig (rör sig in i rebound). Därför kan vi begränsa kroppsrullen genom att göra det svårare för upphängningarna på förarsidan och passagerarsidan att röra sig i motsatta riktningar.
en ganska uppenbar metod för att uppnå detta är genom användning av styvare fjädrar. När allt kommer omkring kommer en styvare fjäder att komprimera mindre än en mjukare fjäder när den utsätts för lika mycket kraft. Och mindre kompression av suspensionen på ytterkanten kommer att resultera i mindre kroppsrulle.
styvare fjädrar kräver dock användning av starkare spjäll (stag eller stötdämpare) och har en omedelbar och väsentlig effekt på körkvaliteten. Så även om hanteringen förbättras kan de inte vara det enklaste eller mest kostnadseffektiva sättet att uppnå målet att minska kroppsrullen.
för många entusiaster ger användningen av antirullstänger-även känd som anti—svängstänger, rullstänger, stabiliseringsstänger eller svängstänger-en mer kostnadseffektiv minskning av kroppsrullen med minimal negativ inverkan på körkvaliteten.
hur en Antirullstång fungerar
enkelt uttryckt är en antirullstång en U-formad metallstång som länkar båda hjulen på samma axel till chassit. I huvudsak är ändarna på stången anslutna till upphängningen medan mitten av stången är ansluten till bilens kropp.
för att karossrullen ska uppstå måste upphängningen på bilens ytterkant komprimeras medan upphängningen på insidan samtidigt sträcker sig. Eftersom antirullstången är fäst vid båda hjulen är sådan rörelse endast möjlig om metallstången får vridas. (Den ena sidan av stången måste vridas uppåt medan den andra vrids nedåt.) Så barens vridstyvhet-eller motstånd mot vridning-bestämmer dess förmåga att minska kroppsrullen. Mindre vridning av stången resulterar i mindre rörelse i jounce och rebound av motsatta ändar av suspensionen-vilket resulterar i mindre kroppsrulle.
faktorer som bestämmer styvhet
det finns två primära faktorer som bestämmer en antirullstångs vridstyvhet: stångens diameter och längden på stångens momentarm. Diameter är i allmänhet det enklaste konceptet att förstå, eftersom det är något intuitivt att en bar med större diameter skulle ha större vridstyvhet.
Torsionell (eller vridning) rörelse av stången styrs faktiskt av ekvationen:
twist = (2 x vridmoment x längd) / (P X diam4 X materialmodul.)
och eftersom diametern är i nämnaren, när diametern blir större, blir mängden vridning mindre. Vilket i ett nötskal betyder att vridstyvhet är en funktion av diametern till den fjärde effekten. Det är därför en mycket liten ökning i diameter gör en stor ökning av vridstyvhet.
till exempel, för att jämföra styvheten hos en lager 15mm bar till en eftermarknad, 16.5 mm en, använd bara ekvationen 16.54/154. Några snabba matematik ger siffran 1,46. Med andra ord är en 16,5 mm bar 1.46 gånger så styv-eller 46 procent styvare-än en 15 mm bar av samma design.
lägg bara en millimeter till stångens diameter – för totalt 17,5 mm—och vridstyrkan skyrockets till 85 procent styvare än stocken 15mm bar.
(17.54/15.04 = 1.85)
men förutom diametern på en stång finns det en annan mycket viktig faktor som bestämmer en antirullstångs vridstyvhet. Denna faktor är känd som längden på momentarmen-eller i vanliga termer, mängden hävstång mellan fordonet och baren.
som med någonting gör en ökad hävstångseffekt det lättare att göra arbete. Detta regleras av spaklagen:
kraft x avstånd = vridmoment.
när avståndet-eller längden på spaken-ökar ökar också den resulterande mängden vridmoment. (Det var därför det var lättare att flytta din storebror på teeter-totter när han rörde sig mot mitten och du stannade ute på slutet. Du njöt av ökad hävstång i slutet, medan han led av minskad hävstång nära mitten.)
eftersom en antirullstång är formad som en ”U”, fungerar ändarna på stången som leder från mitten av stången till ändlänkfästet som en spak. När avståndet från den raka delen av stången till fästet vid ändlänken blir längre ökar vridmomentet mot stången-vilket gör det lättare för en viss mängd energi att vrida antirullstången. När detta avstånd reduceras reduceras vridmomentet-vilket gör det svårare för en viss mängd energi att vrida antirullstången.
det är denna spaklag som tillämpas under utformningen av en justerbar antirullstång. Genom att använda flera ändlänksplatser kan avståndet från fästpunkten till den raka delen av stapeln ändras. Eller, i ingenjörers termer, kan längden på momentarmen ökas eller minskas för att göra mer eller mindre vridmoment mot stången.
med en inställning längre från mitten av stången ökar längden på momentarmen, vilket resulterar i mer vridmoment mot stången, vilket möjliggör mer vridningsrörelse av stången, vilket skapar mer kroppsrulle. Genom att använda en inställning närmare mitten av stången minskar längden på momentarmen, vilket resulterar i mindre vridmoment mot stången, vilket möjliggör mindre vridningsrörelse av stången, vilket ger mindre kroppsrulle.
den faktiska påverkan på vridmomentet kan jämföras genom att dividera centrum-till-centrum-avstånden för ändlänkens fästpunkter. Till exempel, säg att centrum-till-centrum-avståndet för den bakre antirullstången är 200 mm. vi kan jämföra detta med 160 mm-avståndet för den fastaste inställningen av en fyrvägsjusterbar 17,5 mm bar genom att helt enkelt dela avstånden.
(160/200 = .8)
med andra ord producerar en 160 mm center-to-center bar endast 80 procent av vridmomentet som skulle produceras av en 200 mm center-to-center bar med samma diameter. Eller ännu enklare, genom att använda 160 mm ändlänksfästpunkter ökar vi styvheten hos antirullstången med ytterligare 20 procent.
Vad är Tlltd?
tlltd står för däck Lateral lastöverföring Distribution. Även om denna term kan låta komplex, mäter den helt enkelt den främre till bakre balansen av hur sidobelastningen överförs i en kurvmanöver. Det används ofta för att jämföra graden av lateral dragförlust mellan fram-och bakdäcken.
enkelt uttryckt finns det bara så mycket kraft som ett däck kan hantera. När vi frågar mer av däcket än däcket kan leverera, ”mättar det” eller förlorar dragkraft. Om de främre däcken mättas före bakdäcken kallar vi detta understyrning eller tryck-vilket innebär att bilen tenderar att fortsätta röra sig i originalriktningen, även om hjulen vrids.
om bakdäcken mättas före framdäcken kallar vi denna överstyrning eller lös-vilket innebär att baksidan av bilen tenderar att svänga runt snabbare än framsidan, vilket orsakar en snurrning. När ingen av dessa förhållanden råder konsekvent beskriver vi chassit som balanserat.
vi kan mäta och jämföra steady-state understyrning och överstyrning egenskaper hos ett fordon genom att tilldela en lateral lastöverföringsprocent av framsidan i förhållande till baksidan. Ett tlltd-värde lika med 50 procent indikerar att chassit är balanserat-eller både fram-och bakdäcken tenderar att förlora dragkraft ungefär samtidigt. Ett främre tlltd-värde större än 50 procent indikerar att de främre däcken tappar dragkraft snabbare än de bakre däcken-vilket resulterar i understyrning. Och ett främre tlltd-värde lägre än 50 procent indikerar att bakdäcken tenderar att förlora dragkraft snabbare än framsidan-vilket resulterar i överstyrning.
det är viktigt att notera att vår diskussion om TLLTD endast beaktar steady-state-svängningsmanövrar, till exempel en lång 270-graders ramp eller off-ramp. Måttlig till aggressiv gas-eller bromsapplikation kan störa denna balans under ett övergående tillstånd, kort övergång av ett fordon från understyrning till överstyrning.
effekten av Antirullstänger på TLLTD
helst förstår du nu hur en antirullstång kan användas för att begränsa kroppsrullen, och du förstår att minskad kroppsrulle kan leda till en minskning av negativa camber-förändringar för bättre däckdragning. Men vad som kanske inte är uppenbart är effekten av antirullstångsändringar på TLLTD (understyrning och överstyrning.)
med tanke på ovanstående information kan man till och med anta att en fastare antirullstång, vilket leder till bättre camber-kontroll, skulle leda till bättre dragkraft. Om vi lägger till en fastare antirullstång på framsidan minskar dragförlusten, så understyrning minskar, eller hur?
fel. Låt oss utvärdera närmare betydelsen av tlltd-däckens laterala lastöverföringsfördelning. På ett annat sätt kan vi beskriva TLLTD som den relativa efterfrågan på energikontroll från sida till sida som placeras på däcken. Eftersom en fastare antirullstång möjliggör mindre avböjning, kommer den att överföra energi från sida till sida (sidobelastningar) i snabbare takt.
när hastigheten för lateral lastöverföring ökar ställs ytterligare krav på däcket. Så om vi installerar en fastare antirullstång i framsidan, ökar vi fördelningen av sidolastöverföring mot framdäcken. Detta ökar det främre tlltd-värdet, vilket kommer att resultera i ytterligare understyrning, som håller allt annat konstant.
samma logik gäller också på baksidan. En fastare antirullstång på baksidan ökar hastigheten för sidolastöverföring, ställer mer efterfrågan på bakdäcken, accelererar sidodragningsförlust och skapar mer överstyrning, håller allt annat konstant.
det är därför som blint att lägga till delar i din bil kanske inte ger de önskade resultaten. En klok konsument konsulterar-och köper från-kunniga experter som har verktygen för att göra informerade inställningsrekommendationer.
Jag vill ha en 50 procent TLLTD på min bil, eller hur?
eftersom en 50-procentig tlltd på papper indikerar ett balanserat chassi, frestas många entusiaster att dra slutsatsen att detta därför är önskvärt. De kanske tror att alla bilar uppenbarligen borde komma hit från fabriken. Tyvärr är detta inte fallet-och övervägandena är inte så enkla. I verkligheten är en bil med en 50-procentig TLLTD bokstavligen på den ständiga randen av överstyrning. Och det finns många faktorer som snabbt och enkelt kan ta bilen från randen till en fullskalig, Out-of-control, spinning-in-circles katastrof.
till att börja med, överväga effekterna av väderförhållanden som kan skapa en våt eller isig vägyta. Eller föreställ dig att föraren råkar sätta för mycket broms sent i en sväng-ett vanligt misstag bland nybörjare. Eller överväga effekterna av varierande däcktemperaturer, däcktryck eller däckslitage-som alla kommer att ha stora effekter på laterala dragtrösklar. Och naturligtvis kommer varierande viktfördelning, som ett resultat av förändrade bränsletanknivåer, passagerare eller antalet subwoofers i bagageutrymmet, också att påverka TLLTD.
med alla dessa saker att tänka på tvingas fordonsingenjörer att skapa en mer konservativ TLLTD. Som ett resultat riktar de avsiktligt högre främre tlltd-värden så att lagerfordon kommer att vara benägna att understyrning-antagandet är att understyrning är säkrare och mer förutsägbar för den genomsnittliga föraren.
till exempel är ett lager DOHC Saturn inställt för att producera en främre TLLTD på cirka 63.4 procent-ett relativt konservativt mål. (Men ge Saturn lite kredit, eftersom det här är på den aggressiva änden av det konservativa spektrumet, särskilt jämfört med andra framhjulsdrivna ekonomibilar.)
som en allmän regel är en genomsnittlig gata-körentusiast förmodligen villig att acceptera några kompromisser-inom anledning-av en mer aggressiv TLLTD i utbyte mot Bättre hantering. Ett lämpligt mål är förmodligen ett främre tlltd-värde på cirka 58 procent, ett värde som anses aggressivt men lämpligt för gatukörning.
Hur skapar jag rätt Hanteringsbalans?
eftersom de flesta entusiaster inte har den kunskap eller programvara som behövs för att beräkna chassiegenskaper som TLLTD, ansvaret faller på kunniga tuners.
självklart kommer TLLTD och body roll båda att påverkas av förändringar i fjädrar och antirullstänger. Medan förstå effekterna av flera förändringar kan bli förvirrande, svaret är oftast bara ett telefonsamtal bort.
Gillar du vad du läser? Vi litar på ditt ekonomiska stöd. För så lite som $3 kan du stödja Gräsrotsmotorsport genom att bli beskyddare idag.
Visa kommentarer på GRM forum
9/22/16 9: 31 a. m.
dags för Throwback torsdag. Bara snubblat över den här artikeln djupt i listan över berättelser på vår webbplats. Trodde jag skulle stöta upp det på forumet eftersom tech info är så bra.
9/22/16 9: 48 A. M.
det saknas ett par viktiga punkter, eller betonar dem inte tillräckligt.
-
TLLTD är ett förhållande. Det är förhållandet mellan de främre och bakre svängstängerna. Detta är inte tillräckligt tydligt i artikeln. Om du inte förstår det, skulle du förmodligen sluta med samma vanliga felaktiga teori att eftersom förstyvning av framstången leder till minskad dragkraft på framsidan och förstyvning av bakstången leder till minskad dragkraft på baksidan, att mjukning båda leder till förbättrat grepp i båda ändarna. Detta är vanligtvis inte fallet.
-
gränsfall. Om du har för mycket kroppsrulle kan du få slut på upphängning i ena änden eller den andra. Detta kan leda till överraskande hanteringsförändringar. Ta till exempel en bil som hörn på bumpstoppar i båda ändar när lager. Lägg till en stor främre svängbar. I vårt exempel, låt oss säga att den här bilen inte längre bottnar framfjädringen utan fortfarande bottnar bak. Du skär ner på övergripande rulle, men nu har du en effektivt högre fjäderhastighet på baksidan så att du har ökat överstyrning.
det finns också det andra fallet, där du börjar lyfta hjul i luften. När du har gått in i stativläge kommer all återstående viktöverföring att ske i andra änden. -
Body roll ger viktiga ledtrådar till föraren. Det gör det mycket lättare att bedöma kurvhastighet. Läs alla de olika intervjuerna från Dave Coleman på den här. Du måste också låta din upphängning Andas och flytta för att kunna absorbera stötar – och om du inte kan absorbera dem, förlorar du dragkraft över dem. Överstyva svängstänger kommer också att påverka körningen, du får ökat huvudkast över enhjulsstötar och du börjar känna mer hårdhet-men de ger definitivt en stor förändring i hanteringen för en minimal förändring i körningen övergripande.
här är en annan ta på några av samma info. Den använder FRC istället för TLLTD, och gränsfall behandlas i senare kapitel. Hantering teori kapitel från hur man bygger en högpresterande Mazda Miata
9/22/16 10: 28 A. M.
jag vet att detta är tänkt att vara en ganska grundläggande primer, och det är definitivt en bra, men det finns fortfarande en sak som jag kände saknades på ämnet (varför roll är ’dålig’) upprätthålla kontaktplåstret. Upphängningsgeometri spelar också en viktig roll(
). Jag har sett detta koncept något felaktigt tillämpat på FRS / BRZ vs Miata-debatterna, där Miata verkar vara alltför kritiserad för sin kroppsrulle. Denna kritik försummar det faktum att den dubbla wishbone-upphängningen på Miata också förlorar betydligt mindre camber i rulle än fjäderbensupphängningen på FRS/BRZ. Så det är inte lika kritiskt att kontrollera rullen så tätt på en bil som Miata i motsats till en bil som FRS/BRZ.
9/22/16 11: 06 A. M.
och med solida axlar kostar roll inte camber alls!
9/22/16 11: 42 a. m.
men alla kool-barnen tar bort sina svängstänger för att minska vikten och kompensera med ökade fjäderhastigheter, vilket har den extra effekten av att begränsa gäsp och tonhöjd.
9/22/16 11: 46 A. M.
detta är den typ av hardcore tech jag skulle älska att se mer av. Tack GRM!
9/22/16 12: 21 e. m.
TL / DR
skojar bra grejer
12/23/20 11: 31 e. m.
är det sant att om ett inre bakdäck kommer från marken, kommer en styvare bakstång inte att göra någon skillnad, för att lyfta däcket är det mesta det kan göra och det finns inget ytterligare motstånd?
12/24/20 9: 18 A. M.
när ett hjul är från marken har du 100% viktöverföring i den änden. All återstående viktöverföring kommer att ske i den andra änden av bilen. Svängstången vid den upphöjda änden är inte längre en del av ekvationen.
så ja, men inte riktigt på det sätt du beskrev.
du måste logga in för att posta. Logga in