Efeitos da rigidez da barra estabilizadora em estradas irregulares e irregulares

Acabei de ler um muito bom write-up na física barra de balanço . Eu também assisti um vídeo discutindo o comportamento de suspensão em estradas irregulares .

Vamos supor o seguinte:

• Um veículo de tração dianteira sendo conduzido em uma curva a uma velocidade que, em uma estrada nivelada, seca e lisa, teria a velocidade máxima que poderia levar antes de começar a subvirar.
• Para simplificar, qualquer alteração na barra estabilizadora seria feita na frente e na traseira de modo que o TLLTD não fosse afetado.
• Choques, suportes, molas não seriam alterados.
• Por estradas "ásperas" quero dizer condições típicas de condução não perfeitas que você pode encontrar diariamente: pense em manchas, costuras e buracos em estradas, pense em ondulações, sulcos e depressões (por exemplo, desgaste típico de estrada perto de sinais de parada, em estradas freqüentado por caminhões, etc.) em estradas urbanas, emplastros pós-construção, estradas despojadas sendo preparadas para recapeamento, bueiros levantados, depressões de drenagem, esse tipo de coisa. É uma definição ampla, mas não me refiro a condições off-road ou pós-apocalípticas.

Nesse caso, como um conjunto mais rígido de barras oscilantes afetaria o manuseio do veículo em pavimento irregular e irregular? ? Todas as discussões sobre teoria da suspensão e física geralmente parecem assumir boas condições nas estradas.

Por exemplo, considere o cenário acima, curva em curva à esquerda, em seguida, no turn, acertei um buraco bem grande, digamos de 2 a 3 cm de profundidade, com a roda dianteira esquerda.

Do meu entendimento limitado, o efeito de uma barra de balanço que fosse muito rígida seria um dos seguintes:

1. O suporte esquerdo iria expandir-se para o buraco, exercendo força para baixo na roda.
2. Através da barra oscilante, parte disso também seria transferida para o lado direito, exercendo uma força para cima no lado direito do corpo.
3. Ao sair do buraco, então, algo ... complicado aconteceria e eu não conseguiria descobrir.

Ou:

1. O strut esquerdo quer para expandir no buraco.
2. A expansão do lado esquerdo seria limitada através do swaybar pela força descendente presente no lado direito devido à curva.
3. A roda esquerda levaria mais tempo para recuperar o contato com o solo, fazendo com que a roda direita experimentasse mais força lateral (que não estava mais sendo absorvida pela roda esquerda), e o carro seria mais facilmente subvirado. E talvez alguma outra coisa complicada acontecesse.

Estou no caminho certo com uma dessas avaliações? Qual seria o efeito?

Também como uma questão corolária (talvez muito ampla): que impacto as condições de estrada difíceis têm quando se decide sobre uma configuração ideal de barra estabilizadora?

tl: endurecimento de uma das barras de oscilação em um carro fará com que esse fim seja mais provável que se solte em resposta a transientes.

Em um nível alto, a barra oscilante atua como uma mola como qualquer outra. Você pode desmontar o problema da barra de balanço considerando uma peça de cada vez. Por exemplo, imagine que uma extremidade da barra estabilizadora esteja presa ao conjunto da roda em uma extremidade, mas esteja fixada em um ponto imóvel na outra. Se você tentar mover o conjunto da roda para cima ou para baixo repentinamente (como aconteceria com ressaltos e afundamentos temporários no seu exemplo), a barra tentaria girar em seus pontos de articulação. Se a outra extremidade não estivesse afixada em nada, a barra obviamente giraria livremente. No entanto, como é parafusado neste exemplo, a barra atua como uma mola de torção, resistindo à ação de torção. Quanto mais a barra tentava girar, maior o toque resultante que a barra exerceria na direção oposta. Isso é traduzido em uma força de mola maior no próprio conjunto da roda.

É claro que não prendemos as extremidades das barras oscilantes na armação. Nós os conectamos a pontos de suspensão nas duas extremidades. Como tal, eles estão agora acoplados a todo o sistema de mola que já estava lá. Novamente, se adicionarmos uma força a uma roda, a barra de oscilação tentará girar nesses pontos de articulação. Isso resultará em uma força equivalente sendo exercida no outro conjunto da roda (se você tentar levantar a roda direita, a barra de oscilação tentará levantar a roda esquerda).

Aqui é onde começamos a entrar nos pontos-chave da sua pergunta: lembre-se que as molas só exercem forças quando são movidas do seu estado de descanso. Por causa desta discussão, vamos nos ater a molas lineares:

F = k * d

onde F = Força, k = a constante da mola ed = distância ou deflexão. O equivalente para molas de torção é:

T = k * theta

onde T = torque, k = uma constante de mola diferente e theta = o ângulo de torção. Em ambos os casos, você pode ver que quanto mais você comprime, estende ou torce a mola, maior a força ou torque resultante. O que é mais importante: se você não mover a mola, não haverá força alguma. Então, para o balancim exercer qualquer força na roda que você está considerando, tem que ter causa a mola na outra roda a ser defletida (comprimida ou estendida). Isso é crítico: a barra estabilizadora não faz nada até que faça com que algo aconteça do outro lado do carro.

Outra maneira de dizer isso é que as barras estabilizadoras tornam sua suspensão independente de quatro rodas significativamente menos independente.

Vamos reafirmar seu problema original de uma forma que possamos dividi-lo. Imagine um único par de rodas com suas molas e uma barra de balanço. Esta é uma barra de oscilação mágica na qual podemos discar uma variedade de constantes de torção (variando de espaguete flácido a viga de aço rígida). Agora nós exercemos uma força lateral sobre toda essa engenhoca que é apenas um pouco menor que o limite de um único pneu (ou seja, se houvesse apenas um remendo de contato do pneu no chão, seria quase slide, mas com dois isso não acontece).

Agora, gire a barra de balanço mágica até a configuração de rigidez próximo de zero e bata com uma roda (por exemplo, levante sua área de contato do solo repentinamente) enquanto a força lateral continua. A roda oposta é quase completamente não afetada por esse impacto e, portanto, seu patch de contato do pneu não é perturbado. Como selecionamos cuidadosamente a força lateral para ser apenas menor do que a necessária para empurrar o pneu lateralmente, o sistema não é afetado.

Agora defina a barra de oscilação para uma rigidez infinita. Agora, quando levantamos uma roda, a outra roda também é levantada. Como os dois pneus perdem contato, todo o sistema começa a deslizar lateralmente.

A realidade, é claro, está em algum lugar no meio, mas esse tipo de experimento de pensamento faz a questão: se você levantar uma roda, a barra de oscilação vai tentar levantar a outra também. Isso resulta em toda essa extremidade do carro, sentindo como se estivesse se soltando.

Exemplo prático da vida real: quando eu tive um FWD Integra, experimentei exatamente este experimento. Minha barra estabilizadora traseira tinha três configurações que me permitiam controlar a rigidez (na verdade, elas afetavam a alavancagem que o resto da suspensão tinha na barra estabilizadora, mas o resultado era efetivamente o mesmo). Isso me deu quatro configurações possíveis de rigidez: nenhuma barra + três opções de barras cada vez mais rígidas. Há uma rampa em particular nas proximidades que eu poderia usar para tentar apertado legal voltas. O que eu descobri foi que aumentar a rigidez diminuiria a qualidade do passeio ao invés de solavancos e aumentaria a sensação de que o back-end sairia (tente sobrevirar).

Adicionar uma barra oscilante resultará em um passeio mais duro

Eu tentei explicar a mecânica com este gráfico lado-a-lado :

Explicação

• Quando uma roda encontra uma vala, o peso do veículo nessa roda fará com que ela desvie para baixo. Isso faz com que a mola de suspensão se estenda, fazendo com que uma força resistiva atue na direção oposta.

• A adição de uma barra estabilizadora introduz uma força resistiva adicional na mistura, o que reduz a quantidade de força resistiva à mola. Isso resulta em uma deflexão menor da mola em comparação a quando não havia barra estabilizadora.

• Menos deflexão da mola significa que o corpo do veículo vai querer seguir a roda até o buraco mais do que quando a barra estabilizadora não estava presente.

Desde que uma imagem vale mais que mil palavras

Este é o efeito da barra estabilizadora

Não é de surpreender que as barras e os off-road raramente andem juntos

Você quer que o chassi seja um pouco torcido e flexível.

Outras partes iriam quebrar sob coação prontamente.

Na verdade, as barras oscilantes são aparafusadas ao chassi em um ponto próximo aos braços de controle inferiores (na frente, na subestrutura). Por isso, essencialmente, torna cada canto mais rígido, individualmente. Então, com isso dito, há uma posição "zero" (onde a suspensão é quando o carro está estacionado), então quanto mais a suspensão se afastar dessa posição zero, seja positiva ou negativa, mais resistência existe (eu acho você poderia pensar nisso como uma alavanca?). Portanto, se você tiver uma barra estabilizadora de pequeno diâmetro, ela se dobra facilmente permitindo um maior deslocamento da suspensão, onde quando você entra em algumas das barras oscilantes de maior diâmetro, a roda permanece no ar (essencialmente na posição zero) se estiver em um buraco. O objetivo aqui é realmente adicionar ou tirar a aderência, geralmente quando a suspensão é carregada. Quanto mais suave a configuração, mais aderência existe.

http://speed.academy/how-swaybars-work/