Cos'è il rotolo di auto? Nuovo commento Perché la sospensione dovrebbe essere morbida.

Metodi per prevenire il ribaltamento dell'auto sulla strada

"Orecchie", "capriola", "capriola mortale", "overkil" ... Quanti nomi hanno un fenomeno fuoristrada così semplice e, purtroppo, frequente come il ribaltamento. E più seria è la preparazione dell'auto, più possibilità ha il pilota di guadagnarsi il titolo di "Carlson che giaceva sul tetto". I metodi più diffusi per gestire il rollover sono ben noti. Ma sono efficaci (e se efficaci, quanto)? In generale, hai già capito che abbiamo deciso di fare del nostro meglio per affrontare questo problema. Come si suol dire, per il bene della prosperità del jeepership, beh, per una naturale curiosità esorbitante, ovviamente ...

Una Toyota di spedizione è stata coinvolta nel nostro insolito test come "coniglio che cade" Land Cruiser 105 con motore 1KZ. La scelta è dovuta al fatto che questa vettura, con tutto il suo aspetto cerimonialmente lucido, ha subito un tempo una preparazione fuoristrada piuttosto seria e, di conseguenza, il suo baricentro "galopeggiava" molto in alto. E la ragione di ciò sono le ruote con un diametro di 35 pollici, un sollevamento di 3 pollici e persino 7 centimetri di sollevamento del corpo. Alla fine, abbiamo avuto l'opzione macchina tipica, utilizzato dagli amanti dei viaggi brevi e lunghi in luoghi non asfaltati. Chi ha detto: "E la Land Rover"? No, mettiamoci d'accordo: oggi non stiamo organizzando una disputa su chi è più scorrevole e spedito, ma stiamo solo parlando di modi per evitare il ribaltamento. In generale, quelle introduttive sono le seguenti: c'è una TLC105 rialzata (ma, anche in questo caso, marca e modello non sono fondamentali), c'è una piattaforma per girare l'auto, c'è un mare di entusiasmo e un paio di corde. Quindi puoi iniziare!

Tecnica di osservazione esotica

Come punto di partenza, abbiamo ribaltato l'auto nel suo stato, per così dire, intatto. Cioè, l'abitacolo e il vano di carico sono vuoti e nulla si trova nemmeno sopra il bagagliaio di spedizione. Avremo qualcosa come una "stufa" dalla quale dovremo "danzare" nel tentativo di trarre delle conclusioni logiche. In realtà, devo dire che tutti i test di rollover sembrano più o meno uguali. Dapprima la macchina viene posta su un pianale con le ruote di un lato appoggiate su un apposito binario di battuta, quindi vengono fissate le cinghie del limitatore al cassone. Quindi, obbedendo alla pressione del pulsante rosso, il potente sistema idraulico inizia a inclinare la piattaforma. In questo momento stiamo solo aspettando, godendoci lo spettacolo. Ma devo dire che all'inizio non c'è niente di speciale da godere: l'auto sta semplicemente saldamente con le ruote in superficie. Ma quando si raggiungono angoli di circa 25-30 gradi, iniziano a succedere cose interessanti. All'inizio, il corpo rotola con riluttanza (la corsa della sospensione è in fase di elaborazione).

Quindi, se è un SUV con sospensione dipendente e motore pesante, di solito inizia a sollevarsi dalla piattaforma ruota anteriore... Questa è la cosiddetta "prima campana", che indica ... no, non sull'inizio del ribaltamento, ma solo sul fatto che la sospensione anteriore è finita. Tuttavia, arriva un momento di estrema tensione. Quante volte l'ho visto, ma non riesco ancora ad abituarmici ... E l'auto alla fine strappò le ruote dalla superficie della piattaforma, oscillò bruscamente verso il rullo e rimase appesa impotente alle cinture ... Questo è il punto di rollover. Arriva il momento delle misurazioni e delle registrazioni. E questa volta abbiamo annotato le seguenti cifre: 42°13' - rollio della piattaforma e 48°35' - rollio del corpo. Cioè, il rollio relativo del corpo era di 6°22'.

Sì... Gli indicatori, per usare un eufemismo, non sono da record. No, per un'auto sopraelevata questo sembra essere normale, ma del tutto inaccettabile, ad esempio, per manovre ad alta velocità su superfici dure. A proposito, avendo ribaltato l'auto dall'altra parte (tenendo conto del tiraggio Panhard, che dà l'asimmetria dell'operazione di sospensione), abbiamo ottenuto risultati leggermente diversi: un'auto vuota è caduta sul lato sinistro già ad un angolo di 41°19', e il rollio è stato di 6°45'. Imposteremo tutti gli ulteriori esperimenti con un'inclinazione a destra, passeggero, lato, ma ricorda che a sinistra, tutte le auto "guida a sinistra" con un tipo simile di sospensione si ribaltano in statica circa un grado prima. A proposito, la differenza di dinamica sarà ancora più evidente.

Audace "Vasi"

La fase successiva dei nostri esperimenti è stata quella di simulare un caricamento reale di un'auto in una spedizione o in un raid di trofei. Proviamo prima il massimo. Abbiamo ipotizzato che si trattasse di quattro persone, circa 100 kg nella stiva e altri 100 kg nel cestello superiore. Sacchi di sabbia dosatori (25 kg ciascuno) lavorati in "chilogrammi". Sulle poltrone erano "seduti" quattro manichini di grandi dimensioni pieni d'acqua con i nomi originali russi Vasily. Gli esseri umani sono anche quasi il 90% di acqua, quindi sono quasi come fratelli per noi. Pertanto, non era difficile per l'autore immaginarsi come un manichino. Quindi, leggi la fantasia sull'argomento "E se fossimo seduti dentro" ... Al suono di marce immaginarie, l'ultima fila è stata "riempita" con due volontari, uno dei quali sta scrivendo queste righe. Bene, cominciamo?

Oh, beh, e le sensazioni ... Dopotutto, è noto che all'interno dell'auto, i rulli sono percepiti molto più forti di quanto dovrebbero effettivamente. L'apparato vestibolare è un tale riassicuratore, e non dire ... Quindi, ricordo, ho iniziato in qualche modo nel processo ... Quindi, aspetta, qual è l'angolo ora? Come solo 30 gradi?! Riesco a malapena a tenermi in macchina, ma ne vale comunque la pena! E dall'alto guarda con stima... Andrey Kuprin (non so perché, ma volevo includere questo personaggio nella mia storia). Bene, Andrei si è seduto a sinistra e, a quanto pare, stava per cadere consapevolmente su di me ... L'auto è ancora in piedi e lui si tiene duro ...

Bene, finalmente... 36°31', e le ruote si sono staccate dal pavimento. E il rollio del corpo al momento della separazione è superiore a 10 gradi! Questi sono gli indicatori... Se ci sedessimo davvero dentro, difficilmente riusciremmo a resistere. Ma l'auto è "caduta" molto presto, scegliendo anche l'intera corsa delle sospensioni.

Ok, ora proviamo senza le "persone di plastica" sedute dietro, ma con un "equipaggio" di due "Vasiliev" ai sedili del guidatore e del navigatore. Sì, e, ovviamente, con un carico. L'angolo di ribaltamento è balzato subito a 39°08' con un rollio di 7°03'. Cioè, con un carico standard di "2 persone più carico" abbiamo una diminuzione della stabilità di 3 gradi. Molto. Ma come punto di partenza per ogni ulteriore tormento, prenderemo questo valore come il più vicino alla realtà.

presagi popolari

Confesso, nonostante io sia un uomo del mondo materiale, credo ancora in alcuni presagi. C'è un peccato. Inoltre, continua a ripetersi il rumor sulla loro eccezionale "commerciabilità", quasi al cento per cento. In realtà, di cosa sto parlando? Oh sì, sui metodi popolari per combattere il colpo di stato. Il primo metodo è questo: se non vuoi ribaltare, riduci la pressione dei pneumatici in salita. L'auto si stabilizza e le possibilità di overkill si riducono a microscopiche. Controlla? Toyota sfrigola attraverso le sue bobine invertite e si prepara a dimostrare le meraviglie della stabilità. Nelle ruote di sinistra, la pressione è di 0,6 atm e il rollio del corpo su una superficie piana è di quasi 4 gradi.

Premiamo il pulsante e la piattaforma spinge lentamente l'auto verso l'irreparabile. E qui vediamo un'immagine interessante. Dopo aver elaborato i movimenti delle sospensioni, le ruote iniziano a ... "gonfiarsi". Cioè, il carico sul lato cambia e le gomme a terra non hanno effetto su nulla! Abbiamo infatti registrato una completa perdita di stabilità a 38°35'. L'immagine si è rivelata la seguente: con le ruote piatte, l'auto è caduta prima di quelle gonfiate, più di mezzo grado. Anche se non molto, ma prima! Cioè, semplicemente non si parla di migliorare la sostenibilità in questo caso. Quindi, eliminiamo un modo "corretto" ...

Il prossimo modo. Il navigatore appeso alla pedana (i jeeper lo spiavano dai velisti). Si dice che il metodo sia abbastanza efficace. Ma noi, secondo le leggi del genere, ne dubitiamo. E dubiteremo mentre il compressore "intasa la pressione della strada" nelle gomme del Land Cruiser sperimentale. Bene, quando finisce ... In generale, sto inesorabilmente sul gradino e anelo. Scherzi e battute sulla parte difficile dell'osservatore ORD volano senza rimbalzare ... La piattaforma ruota con un caratteristico ronzio, l'auto scende sotto di me e il mondo si capovolge. No, signori, onestamente, ho preso una posa così innaturale solo per la purezza dell'esperimento, per aprire la macchina al massimo.

E, si sa, tutti questi tormenti non sono stati vani: lavorare con un contrappeso vivo ha fatto effetto! Di conseguenza, l'angolo è cresciuto fino a 40° 14'! Abbassiamo leggermente la piattaforma e un altro partecipante al test salta sulla soglia di potenza. Adesso siamo in due, ma questa misura aumenta l'angolo a soli 40°54', cioè di meno di un grado. Da cui concludiamo: portare due navigatori per zavorra è uno spreco. Ma in ogni caso, dobbiamo ammettere che il metodo funziona. Per riportare l'auto a un grado e mezzo di stabilità ad angoli critici è, per usare un eufemismo, molto. Riassumendo: l'efficacia dell'"apertura umana" è piuttosto elevata.

Ora diamo uno sguardo alle distese d'oltremare, dove inquieti osservatori si arrampicano sui sassi, impedendo periodicamente alle auto di ribaltarsi con forza, per così dire, muscolare. Inoltre, spesso ci riescono ... Quindi, abbiamo bisogno di una corda spessa e di un dinamometro. Leghiamo la nostra "corda" a tronco di spedizione, attacchiamo un dinamometro e ... In generale, sto in piedi, tenendo una corda tra le mani, e aspetto il momento in cui ho bisogno di mostrare miracoli di forza eroica. E lo ha mostrato! Con uno sforzo pari a 50 kg, ho “risparmiato” ben 1°34' di stato stazionario, e quando mi sono tirato su e “ho preso il peso” di 100 kg, è risultato ben 3°40' . Beh, non sono fatto bene? Francamente mi hanno aiutato a prendere 100 kg (stavamo già tirando insieme), ma il risultato è comunque positivo. Conclusione: il metodo per tirare l'auto con un cavo è vivere! Almeno tra quelli testati, è il più efficace.

Infatti da rimedi popolari rimase solo il metodo "barbarico". Questa è una limitazione artificiale della corsa della sospensione sul lato superiore del pendio. Detto fatto. E ora mi tuffo sotto l'auto e stringo le molle con banali corde "a cricchetto". Ma poiché dopo gli esercizi con la corda non avevo più molta forza, sono stato in grado di ottenere un angolo di rollio "verso il pendio" di soli 2 gradi. Tuttavia, questo è abbastanza per un esperimento ... azionamenti idraulici Lo stand questa volta ci ha soddisfatto a lungo, ma la differenza era completamente invisibile all'occhio. Ma non tutto è ancora perduto. Prendiamo le misure ... No, un miracolo, ovviamente, non è successo, ma con questa semplice azione abbiamo ottenuto lo stesso risultato di due "contrappesi viventi"! I numeri comparsi sul taccuino: 40°49' con un rollio di 4°46'. Altamente buon risultato... Certo, non come nella versione "con una corda", ma è anche abbastanza accettabile. E questo, tre metodi su quattro: questo è un ottimo risultato. direi addirittura positivo.

Tutto in nome di un obiettivo

E ora attenzione: invece di trarre conclusioni e diffamare pensieri in termini pseudoscientifici, abbiamo deciso di farlo più facilmente. Cosa accadrà se applicheremo tutti i metodi di gestione del rollover, che hanno dato un risultato positivo, con un fronte unito? Per lo sconcertato "com'è?" Rispondo: punto uno - scarico completo dell'auto, compreso lo smontaggio della ruota di scorta, punto due - tre sulle pedane, punto tre - una persona con una corda, pronta a dare uno sforzo calibrato di 50 kg. E sai, nonostante le risate e le battute che si sono riversate nel processo di scarico della piattaforma dal "molo" orizzontale, abbiamo resistito, come si suol dire, fino all'ultimo. Hanno resistito, come vedete, non invano: il risultato è 52 gradi!!! A tali angolazioni, i piccoli crossover si capovolgono, ed ecco un SUV con telaio sollevato!

Cioè, siamo stati in grado di aggiungere fino a 13 gradi all'angolo limite di una posizione stabile di un'auto dotata di un arsenale completo di mezzi per ... il deterioramento di questo parametro. Quindi i metodi popolari funzionano e come funzionano! Basta non provare ad abbassare le ruote.

Il rollio di un'auto di solito significa la sua inclinazione rispetto al suo asse in qualsiasi direzione. Inoltre, una tale inclinazione può essere non solo a destra, ma anche a sinistra. Il rollio dell'auto può essere presente anche sia davanti che dietro, oltre che combinato, a seconda del carico o del cedimento di una delle ruote.

Come può un'auto rotolare? Tipi di rotoli

È importante tenere conto del fatto che il rotolo dell'auto può essere sia permanente che temporaneo. Ma in ogni caso, dovresti stare attento a questo fenomeno, perché la presenza anche di una piccola deviazione dalla norma riduce significativamente il livello di guida sicura e confortevole e può causare un incidente sulla strada.

Cominciamo con un fenomeno temporaneo. Può essere visto spesso su camion quando il corpo è caricato in modo non uniforme. In tali casi, la probabilità che il veicolo possa ribaltarsi aumenta notevolmente. In questo caso, tali situazioni possono verificarsi non solo durante la guida su strade irregolari (soprattutto sul lato del pendio), ma anche durante l'esecuzione di manovre in curva (soprattutto durante la guida ad alta velocità). La correzione è molto semplice - è sufficiente distribuire correttamente il carico sul corpo - questo riduce il rischio di incidente e riduce anche significativamente il carico su singole parti e assiemi dell'auto.

Anche il rotolo permanente può differire. Se, ad esempio, il proprietario dell'auto, da solo, aumenta deliberatamente parte posteriore il veicolo è leggermente più alto rispetto alla parte anteriore, migliorando così la stabilità veicolo durante le curve ad alta velocità è una cosa. Allo stesso modo, si può notare un leggero rialzo nella parte anteriore, che aumenta la controllabilità della macchina anche in situazioni estreme (ad esempio, è possibile designare il movimento su una strada sdrucciolevole o irregolare).

Il rollio artificiale può essere praticato anche durante la guida autovettura c'è una persona piuttosto obesa. In questo caso, per mantenere l'equilibrio durante la guida, è possibile alzare leggermente la sezione del conducente.

Peggio ancora se il rullo ha causato un funzionamento e un'usura a lungo termine o lavori mal eseguiti sull'assemblaggio e sul fissaggio di una delle ruote o dei gruppi di sospensione. In questo caso, l'usura delle parti e degli assiemi che si trovano nella zona di maggior carico (in effetti, nel punto più basso) aumenta in modo significativo.

È importante capire che il comfort di marcia e la sicurezza in questi casi rimangono in discussione (spesso un'auto con una tale "malattia" inizia semplicemente a "condurre" nella direzione dell'inclinazione dell'auto, e alle alte velocità aumenta la probabilità di un incidente in modo significativo).

Non importa come succede, hai fatto il rotolo deliberatamente, o è sorto a causa dell'usura dei nodi, puoi essere sicuro di una cosa, l'usura della gomma sulle ruote situate nella parte inferiore sarà significativamente maggiore. Pertanto, è necessario praticare la deviazione del veicolo dall'asse normale con saggezza e preferibilmente temporaneamente. Altrimenti, lo "spettacolo" finirà per diventare problemi reali sotto forma di un'auto danneggiata o costi significativi per la sostituzione delle sue singole parti che sono prematuramente fuori servizio.

Quando l'auto sta percorrendo una curva, si genera una forza centrifuga, che tende a far inclinare l'auto o, come ultima risorsa, capovolgerlo. Le formule corrispondenti per il calcolo di queste forze sono fornite in appendice. La quantità di rollio dipende dall'entità delle forze centrifughe e dalla distanza tra il punto di applicazione delle forze centrifughe (cioè il baricentro del veicolo) e il metacentro del veicolo, cioè dall'entità del momento ribaltante di il veicolo.

Auto con sospensione elastica inclinazioni rispetto al metacentro, la cui posizione dipende dal modo in cui le ruote sono collegate alla massa sospesa del veicolo. La figura 1 mostra un metodo per determinare la posizione del metacentro per gli schemi di assetto ruote più tipici.

Riso. 1. Determinazione del metacentro in modi diversi
supporti per le ruote

Nella prima figura si tratta di un asse oscillante corto, il cui centro di oscillazione è indicato da S 1. Le coordinate del metacentro sono determinate come segue: il punto di contatto del pneumatico con il suolo è collegato al centro di oscillazione del semiasse della ruota; il punto di intersezione di questa linea con il piano di simmetria della vettura darà la posizione del suo metacentro S.

La procedura è simile nel secondo caso, quando la ruota è sospesa su due bracci trasversali di diversa lunghezza. Il braccio superiore ruota attorno al punto S 1 e il braccio inferiore ruota attorno al punto S 2. Sulla prosecuzione degli assi di queste leve nel punto di intersezione si trova l'effettivo centro di oscillazione istantaneo della ruota S 3. Collegandolo al punto di contatto della ruota con la strada, il metacentro S si trova ad un'altezza h 2 dal suolo nel punto di intersezione di tale retta con il piano di simmetria della vettura.

Il centro istantaneo di oscillazione della ruota quando si utilizza la sospensione MacPherson si trova come segue: viene tracciata una perpendicolare all'asse dell'elemento di sospensione elastica telescopica in punto più alto fissandolo ed estendendo l'asse avambraccio oscillando attorno al punto S 1. Il vero centro istantaneo dell'oscillazione della ruota è alla loro intersezione, cioè nel punto S 2; la posizione del metacentro S è determinata dal metodo già descritto: si trova all'altezza h 3.

In fase di svolta, la forza centrifuga viene applicata nel baricentro della vettura e quanto più il baricentro è vicino in altezza al metacentro, tanto minore è il momento ribaltante. Un esempio di un semiasse oscillante accorciato di un'auto è mostrato in fig. 2.

La distanza dal baricentro T al metacentro S in questo caso è pari a t, il valore del momento ribaltante è pari a Ot, dove O è la forza centrifuga della massa sospesa.

Questo momento deve essere percepito ed estinto, in cui si verifica il cosiddetto momento di ritorno. Il suo valore in questo caso è pari a 2h "ca", dove h "è la compressione dell'elemento elastico di sospensione, e c è la rigidità dell'elemento di sospensione.

Ovviamente, in questo caso, il rollio dell'auto sarà piccolo.

Se il metacentro è basso, anche il braccio t sarà grande. La bassa rigidità degli elementi elastici di sospensione porta anche ad un aumento del rollio del veicolo.

Per ridurre il rollio dell'auto, soprattutto se ha una sospensione morbida, su di essa è installato uno stabilizzatore. Gli stabilizzatori di torsione più comunemente usati (vedi Fig. 3).

Lo stabilizzatore 1 ha anche una barra di torsione. Per regolare il carico, una delle leve superiori 2 ha una lunghezza regolabile.

Si tratta di una speciale molla di torsione installata sul veicolo e collegata tramite leve alle ruote. Se entrambe le ruote colpiscono contemporaneamente un ostacolo, lo stabilizzatore ruoterà ma non si torcerà. Se una ruota colpisce l'ostacolo, lo stabilizzatore ruota e cerca di sollevare l'altra ruota. Quando la vettura sta svoltando in curva, l'elemento elastico di sospensione della ruota interna (rispetto alla sterzata) viene compresso, lo stabilizzatore tende a comprimere l'elemento elastico di sospensione della ruota esterna (verso la sterzata), impedendo così un eccessivo rollio di la macchina. Durante la torsione, lo stabilizzatore comprime più fortemente l'elemento elastico di sospensione esterno (verso la curva), mentre l'interno (verso la curva) viene scaricato.

Ci sono molti diversi modi stabilizzazione del veicolo. Quando si utilizza idraulico o sospensione pneumatica puoi installare lo stabilizzatore più semplice: una molla a balestra trasversale, che è montata in due blocchi di gomma, come mostrato in fig. 4.

Riso. 4. L'asse anteriore di un'auto Fiat con una molla a balestra trasversale installata in due blocchi di gomma e che funge da stabilizzatore

Quando una ruota si alza, la molla si piegherà, il suo centro si sposterà verso il basso e l'estremità della molla sull'altro lato si alzerà.

Un veicolo con motore posteriore nella parte posteriore ha semiassi oscillanti accorciati e le ruote anteriori sono montate su due bracci trasversali. Secondo la fig. 1 nella prima figura, l'altezza del metacentro h 1 è grande, e all'asse anteriore nella seconda figura, h 2 è piccola. Se consideriamo l'auto come un insieme rigido, il suo rollio sarà principalmente limitato asse posteriore, che si manifesta con un aumento del carico sull'esterno ruota posteriore... Poiché lo stabilizzatore ridistribuisce in una certa misura il carico sulle ruote e aumenta, l'auto acquisisce un po' di sovrasterzo. Se lo stabilizzatore è installato sull'asse anteriore, il valore del momento di ritorno (Nm / °) e la stabilità dell'auto contro il rollio aumenteranno. Ciò aumenterà il suo carico e lo slittamento laterale, per cui il sovrasterzo dell'auto potrebbe trasformarsi in sottosterzo.

Per un calcolo più accurato della stabilità laterale del veicolo è necessario tenere conto dell'elasticità torsionale della scocca. Entrambi gli assi sono collegati da un'unica molla di torsione. È necessario che il corpo abbia una rigidità torsionale sufficiente e non agisca come una sorta di elemento elastico e non imbottito che influisce sulla guida. La rigidità torsionale della scocca è espressa dal momento Nm, che provoca una rotazione relativa di 1° di due piani della scocca distanziati di 1 m.Le rigidezze della scocca di alcuni veicoli sono riportate nella tabella 7.

Tabella 7. Rigidità della carrozzeria

Opzioni	Modelli di auto
	Simka 1000	Tatra 603	Wartburg	Mercedes Benz 220 SE
Carreggiata anteriore (mm)	1250	1403	1190	1470
Traccia ruote posteriori(mm)	1234	1400	1260	1485
Interasse (mm)	2220	2750	2450	2750
Cilindrata motore (cm³)	944	2472	1000	2195
Peso lordo del veicolo (kg)	1040	1960	1300	450	880	625	590	1080	675	970
Forza di carico (N)	4000	6000	4000	6000
Momento di carico (Nm)	4000	4000	2000	3000
Flessione massima (mm)	1,08	0,52	0,64	0,67
Torsione massima (°)	-	0°9,5"	0°13,4"	0°8,28"
Rigidità alla flessione (N/mm)	4820	11500	6000	13320
Rigidità torsionale (Nm/°)	-	25300	8950	21700

Macchina Simka 1000 dalla tabella 7

Nel mondo automobilistico, da tempo si sono formate alcune idee sull'uso dell'uno o dell'altro tipo di sospensione: doppio braccio oscillante - per modelli sportivi, dipendente - per i SUV, semi-dipendente - per le auto compatte ... Ma cosa ha causato queste idee e sono vere?

Si possono distinguere tre gruppi di elementi nella sospensione della macchina: guide - leve, elastici - molle e stabilizzatori e ammortizzatori - ammortizzatori. Gli ultimi due, ovvero stabilizzatori, molle e ammortizzatori, sono la pietra angolare nella maggior parte del dibattito su prestazioni di guida macchine. E questo è in gran parte vero, perché i dettagli elencati determinano parametri così tangibili e importanti come la scorrevolezza della guida, il rollio e il carattere di maneggevolezza. Il design della sospensione - la geometria delle leve - rimane spesso nell'ombra, sebbene nella sua importanza e influenza sul comportamento dell'auto non sia in alcun modo inferiore ad altri fattori.

Quindi cosa determina il design delle sospensioni? Innanzitutto, imposta la traiettoria della ruota durante la compressione e l'estensione. Idealmente, questa traiettoria dovrebbe essere tale che la ruota rimanga sempre perpendicolare alla strada, in modo che l'area di contatto del pneumatico con la superficie sia massimizzata. Tuttavia, come vedremo più avanti, ciò si ottiene raramente: di solito, nel processo di compressione della sospensione, la campanatura cambia alle ruote e in una curva si inclinano di lato insieme al corpo sbandamento. E più significativa è la loro deviazione dalla verticale, minore è l'area di contatto del pneumatico. Pertanto, la stabilità dell'auto, il livello della sua aderenza sulla strada sono parametri interamente determinati dal design delle sospensioni.

Campanatura e convergenza

I due principali parametri di sospensione sono camber e convergenza. Camber è l'inclinazione del piano della ruota rispetto alla perpendicolare restituita al piano della strada. Se la parte superiore della ruota è inclinata verso l'esterno del veicolo, l'angolo di campanatura è considerato positivo, se verso l'interno - negativo. La convergenza è l'angolo tra la direzione di marcia e il piano di rotazione della ruota. Può essere misurato sia in gradi che in millimetri. In quest'ultimo caso, per convergenza si intende la differenza di distanze tra i bordi anteriore e posteriore dei dischi.

In modo simile, la geometria delle leve influisce sulla maneggevolezza, solo qui influisce l'instabilità della convergenza delle ruote. Le conseguenze non sono difficili da immaginare: sui dossi l'auto inizia a imbardare e in un angolo appare una tendenza al sovrasterzo o al sottosterzo. Tuttavia, questo fenomeno può essere utilizzato per il bene, ad esempio, compensando la tendenza alla deriva nei modelli a trazione anteriore.

Di norma, la pista dell'auto risulta instabile: anche una piccola corsa delle sospensioni può portare al suo cambiamento di un paio di centimetri. Tutto ciò, ovviamente, porta ad un aumento della resistenza al movimento, e in definitiva ad un aumento del consumo di carburante e usura accelerata pneumatici. Ma molto più pericoloso è il fatto che questo riduce la stabilità del movimento in rettilineo, perché le proprietà di adesione dei pneumatici vengono "spese" non per trattenere l'auto, ma per resistere alle ruote divergenti ai lati.

Contro i rotoli

Insieme al centro del rollio laterale, il design delle sospensioni imposta anche il centro del rollio longitudinale, il punto attorno al quale il corpo si inclina durante la frenata o l'accelerazione. E ad una certa posizione di questo punto, la sospensione può impedire l'accumulo di rulli schiacciando o premendo il corpo nei punti giusti. Tuttavia, non tutti i ciondoli hanno tali capacità. Le più efficaci in tal senso sono le sospensioni su leve oblique, su doppie leve e multi-link. Ti consentono di posizionare i tuoi centri di rollio esattamente dove li desideri. Le capacità di McPherson sono più modeste: la gamma delle sue regolazioni è più ristretta. Ma la sospensione sui bracci longitudinali non ha bisogno di regolazioni: il centro del rollio longitudinale si trova già nel punto ottimale. Le sospensioni dipendenti e semi-indipendenti non consentono di combattere con il rollio: il loro centro di rollio è all'infinito.

Il design delle sospensioni influisce anche sulla scorrevolezza della corsa. In primo luogo, dalla dimensione delle masse non sospese, che comprende la massa di tutte le leve (anche se non completamente, poiché sono attaccate al corpo ad un'estremità), e in secondo luogo, dal loro attrito interno. Il fatto è che molte sospensioni moderne, in particolare quelle multi-link, hanno la capacità di muoversi solo a causa della deformazione delle cerniere in gomma-metallo, silent block utilizzati per fissare le leve. Sostituiscili con cuscinetti rigidi - e la sospensione si pietrificherà, perderà la capacità di muoversi, poiché ciascuna delle leve attorno al suo punto di attacco descrive un cerchio e questi cerchi si intersecano in un massimo di due punti. Utilizzando cerniere gomma-metallo (e con rigidità variabile nelle diverse direzioni), è possibile ottenere una cinematica delle leve più complessa e fornire la stessa escursione della sospensione, aumentando però allo stesso tempo l'attrito. E più è alto, peggiore è la filtrazione delle irregolarità.

Ma molto più sorprendente è l'effetto delle sospensioni sul livello di rollio dell'auto. Nota che non stiamo parlando di molle e ammortizzatori, ma della disposizione delle leve! Si scopre che il loro design definisce il centro del rullo laterale. In poche parole, il punto attorno al quale ruota il corpo. Di solito si trova sotto il baricentro, il punto di applicazione della forza d'inerzia, e quindi l'auto si inclina verso l'esterno in una curva. Tuttavia, modificando la posizione e l'inclinazione delle leve, è possibile aumentare il centro di rollio riducendo o addirittura eliminando completamente l'inclinazione del cassone. Se questo punto si trova sopra il baricentro, il rollio apparirà di nuovo, ma nella direzione opposta: all'interno della curva, come una motocicletta! Questo in teoria, ma in pratica, i tentativi di aumentare il centro di rollio sono accompagnati da una serie di problemi, come un cambio di carreggiata troppo forte, e quindi si parla solo di una leggera diminuzione del rollio, ma è sicuramente ne e 'valsa la pena.

Pertanto, progettare una sospensione è un compito impegnativo e difficile e la sua implementazione è sempre una ricerca di un compromesso. A quali soluzioni porta questa ricerca, lo prenderemo in considerazione nel prossimo numero.

Edizione dell'autore Panorama automatico n. 3 2016

& nbsp Un nuovo modo di combattere roll
I soldi per l'auto sono già stati spesi e finalmente sei entrato nella fase dell'automobilismo attivo: hai iniziato a guidare. Oltre alla sensazione di comfort che bella macchina Ti darà subito, dopo un po' ti darà una sensazione più importante: un senso di sicurezza. Affidabilità. Fiducia. E in cosa consiste? Sai che esiste un sistema di frenata antibloccaggio e l'auto non sbanderà più in caso di frenata brusca. C'è un sistema antiscivolo: ti permetterà di muoverti senza problemi su qualsiasi superficie. C'è un comodo e semplice trasmissione automatica, e il volante gira facilmente, perché è dotato di un servosterzo idraulico. I prossimi sulla lista sono altri progressi: quattro ruote sterzanti (Honda fa questo) e quattro ruote motrici(Audi è stata la prima a installarlo su un'autovettura seriale). Aggiungi sospensioni idropneumatiche come Citroen. E, forse, l'aria condizionata e i sedili riscaldati sono tutti un sogno realizzabile per un normale automobilista.
Fino a poco tempo, forse, solo un inconveniente rimaneva insormontato: il rollio laterale dell'auto, che si verifica in curva. La sensazione che i passeggeri hanno allo stesso tempo è inequivocabile: un'auto barcollante è inaffidabile. In effetti, il comportamento della macchina in questo caso è imprevedibile e difficile da controllare.

Cosa succede all'auto in curva? Quando ci si sposta lungo una curva, come è noto, sorge la forza centrifuga. Cerca di spingere l'auto fuori dalla curva, cosa che è impedita solo dalla reazione nel punto di contatto delle ruote con la strada (nei casi in cui la forza centrifuga supera la forza di adesione dei pneumatici con la superficie, l'auto si rompe in un pattino).
Le ruote di un'auto, salendo e scendendo su strade sconnesse, compiono evoluzioni verticali e laterali piuttosto complesse. Se consideriamo gli spostamenti di un punto situato al centro della zona di contatto della ruota con la strada, allora nella sospensione si può trovare un certo centro, rispetto al quale questi spostamenti avvengono lungo un arco di cerchio. È chiamato il centro del rullo di sospensione. Una linea retta che collega i centri di rollio della parte anteriore e sospensione posteriore si chiama asse di rollio dell'auto.
La forza centrifuga generata in curva agisce in senso laterale sul baricentro o, più correttamente, sul baricentro della scocca del veicolo. Si trova a circa mezzo metro dal suolo, ma sempre al di sopra dell'asse di rollio. La forza laterale applicata al centro di massa crea un momento ribaltante attorno a questo asse, che inclina il corpo in un giro o lo fa oscillare da un lato all'altro quando passa attraverso una serie di giri.
Forza centrifuga non solo inclina l'auto. Colpisce anche i passeggeri, scagliandoli da una parte all'altra e costringendoli ad afferrare le maniglie in cerca di sostegno. Il guidatore, sembrerebbe, è più facile: il fulcro - il volante - è sempre a portata di mano. Tuttavia, può istintivamente aggrapparsi ad esso e cambiare involontariamente la traiettoria dell'auto.
Il rollio non si verifica solo in curva. Anche un movimento incoerente delle ruote su un asse porta ad esso, ad esempio, se una di esse cade in un foro o in un tubercolo. La sospensione non ha il tempo di funzionare e un lato dell'auto si solleva leggermente. Se la strada è molto irregolare, le ruote ballano da sole (un fenomeno chiamato "shimmy" - da shimmy, una volta c'era una tale danza). Il corpo dell'auto oscilla da un lato all'altro ed è chiaro che la traiettoria del suo movimento non differisce in stabilità.
Uno dei modi principali per ridurre il rollio è fornire alla sospensione uno stabilizzatore. stabilità laterale... Di norma, è una barra curva di forma complessa fissata al corpo, che collega tra loro i bracci di sospensione opposti. La barra stabilizzatrice non impedisce alle ruote di salire e scendere insieme, ma non appena una di esse colpisce, ad esempio, un tubercolo e inizia a sollevarsi separatamente dall'altra, si attorciglia (da cui il nome della barra - barra di torsione) e impedisce alla ruota di sollevarsi, il che porterebbe al dondolio del corpo ...
L'installazione di un tale stabilizzatore, sebbene dia stabilità all'auto contro il rotolamento, ha i suoi svantaggi. Il collegamento tra i bracci della sospensione lo rende non così indipendente come suggerisce il nome. Poiché la barra è un elemento elastico, vibra alla sua frequenza naturale, che interrompe la sospensione. E in curve molto strette, un tale stabilizzatore è persino dannoso - trasferisce inoltre il carico dalla ruota interna a quella esterna - il pneumatico esterno si imbratta letteralmente sulla strada, mentre quello interno sta per staccarsi.
E l'auto può non rotolare affatto in curva? In teoria sì. Ad esempio, se abbassi il baricentro della carrozzeria sull'asse di rollio, come nelle vetture di Formula 1, che non rotolano in curva. Ma per l'ordinario vagoni passeggeri questo metodo non è adatto per ovvie ragioni.

L'anno scorso, Citroen ha trovato una soluzione tecnica piuttosto chiara al problema della stabilizzazione del rollio laterale della carrozzeria. Il metodo si basa sulle proprietà uniche della sospensione idropneumatica, che è stata utilizzata per la prima volta sulla Citroen DS sperimentale nel 1955, da allora è stata notevolmente migliorata ed è ora ampiamente utilizzata nelle auto di questa azienda.
L'elemento elastico nella sospensione idropneumatica di Citroen ("Autopilot" n. 3), come sai, è il gas, che è riempito con piccole sfere. Il carico di gas viene trasferito attraverso il diaframma al sistema idraulico liquidi.
Nelle prime opzioni di progettazione, dove c'era solo una sfera per ruota, modificando la quantità di fluido nel sistema, era possibile regolare solo l'altezza da terra e la posizione della carrozzeria in base al carico. Quindi (nella sospensione Hydractive) sono state installate sfere aggiuntive e il controllo è stato affidato a un computer: è diventato possibile modificare la rigidità della sospensione. L'opzione successiva è la sospensione Hydractive II con un algoritmo di controllo modificato.
Dotata di un sistema di sensori piuttosto sofisticato e di un computer, questa sospensione monitora i fattori (vento di traverso, dossi, buche) che tendono a distogliere l'auto dalla guida in rettilineo. Vengono presi in considerazione anche la velocità del veicolo, la posizione del pedale dell'acceleratore, l'angolo di sterzata e l'accelerazione laterale. In caso di combinazione sfavorevole dei parametri controllati, il computer disconnette la sfera aggiuntiva dal contorno generale, aumentando la rigidità della sospensione. Naturalmente, più la sospensione è rigida, meno è suscettibile al rollio, motivo per cui un'auto con sospensioni Hydractive o Hydractive II, come la Xantia VSX, è molto più resistente alle inclinazioni laterali della carrozzeria rispetto a qualsiasi altra marca di auto.
Hydractive II funziona bene, non c'è dubbio. Ma dal punto di vista della stabilizzazione della stabilità laterale, questa sospensione, nonostante il nome, si comporta come una passiva: reagisce solo all'accelerazione laterale del veicolo che si è già verificata. Naturalmente, con un po' di ritardo.
Questo non andava bene agli specialisti Citroen. Inoltre, era un peccato non sfruttare il potenziale dell'idea stessa di una sospensione idropneumatica. E c'era un sistema di stabilizzazione attiva della stabilità laterale dell'auto, che ha ricevuto il brutto nome SC.CAR. Dallo scorso autunno è stato installato sul seriale Citroen Xantia Activa.
In tutta onestà, va notato che i tentativi di creare un sistema di stabilizzazione attivo sono stati fatti prima - per la prima volta un tale sistema è stato testato sulla stessa Citroen DS sperimentale. Ma allora non c'erano computer.
La Citroen Xantia Activa utilizza, con piccole aggiunte, gli stessi elementi di sospensione delle versioni precedenti. Ma il sistema funziona diversamente. La prima differenza è che l'elettronica che controlla la sospensione non aspetta che compaia l'accelerazione laterale, indicando che l'auto è già entrata in curva. Nell'Activa, l'accelerazione laterale è prevista prima della svolta in curva sulla base delle misurazioni della velocità del veicolo, dell'angolo di sterzata e della velocità del volante: ciò aumenta la reattività del sistema.
L'auto, come di consueto, è dotata di due barre antirollio - anteriore e posteriore - a barra di torsione. Ma solo un'estremità di ciascuno di essi è fissata rigidamente al suo puntone di sospensione. L'altro è collegato al montante opposto tramite un piccolo cilindro idraulico. I cilindri idraulici si trovano in diagonale, uno sul montante anteriore sinistro, l'altro su quello posteriore destro.
Finché la sfera centrale aggiuntiva è collegata al circuito comune e la sospensione è nello stato "morbido", sistema attivo la stabilizzazione non funziona: i cilindri idraulici riducono la rigidità della barra di torsione ed eseguono solo funzioni di smorzamento, estinguendo le sue vibrazioni naturali.
Se la combinazione dei parametri misurati indica che l'auto ha iniziato a girare, il computer spegnerà la sfera centrale aggiuntiva. Allo stesso tempo, come nell'Hydractive II convenzionale, la rigidità delle sospensioni aumenta. E il sistema attivo di stabilizzazione laterale si accende - insieme alla rigidità della sospensione, aumenta la rigidità dei cilindri idraulici e, di conseguenza, la barra di torsione, che inizia a prevenire il rollio.
Se si verifica un rollio, viene attivato un sensore che lo misura e viene fornita una quantità aggiuntiva di fluido ai cilindri idraulici, che li trasforma in una sorta di martinetti che livellano forzatamente il corpo. Il sensore di rollio si attiva quando l'angolo di inclinazione del corpo supera 1/2° - un valore talmente trascurabile da non essere percepito dall'occhio o dallo stomaco.
Il risultato: Citroen Xantia Activa non rotola nemmeno in curva, le ruote rimangono perpendicolari alla strada e il comportamento dell'auto è completamente prevedibile. Probabilmente, l'espressione prematuramente comparsa "a turno, come su rotaie" dovrebbe in effetti riferirsi a questa particolare vettura.

Alexander Pikulenko