Sterowanie momentem obrotowym
Moment obrotowy to niezamierzony wpływ momentu obrotowego silnika na układ kierowniczy , zwłaszcza w pojazdach z napędem na przednie koła . Na przykład podczas gwałtownego przyspieszania kierownica może ściągać w jedną stronę, co może przeszkadzać kierowcy. Efekt objawia się albo uczuciem szarpania za kierownicą, albo zboczeniem pojazdu z zamierzonego toru jazdy. Moment skrętu jest bezpośrednio związany z różnicami sił w miejscach styku lewego i prawego koła napędowego . Efekt staje się bardziej widoczny, gdy do kół napędowych przykładane są wysokie momenty obrotowe z powodu wysokiego ogólnego przełożenia między silnikiem a kołami, wysokiego momentu obrotowego silnika lub kombinacji tych dwóch. Kierowanie momentem obrotowym różni się od odrzutu kierownicy .
Powoduje
Podstawowe przyczyny kierowania momentem obrotowym to:
- Niewłaściwa konstrukcja warstwy bocznej , która umożliwia odkształcenie ściany bocznej opony.
-
Asymetryczne kąty półosi napędowej dzięki dowolnej kombinacji
- Nierówna długość lub średnica wału napędowego
Symulacja efektu momentu obrotowego za pomocą MSC Adams - Chwilowy ruch silnika
- Tolerancje w mocowaniach silnika
- Wałek ciała
- Pojedyncze uderzenie koła
- Nierówna długość lub średnica wału napędowego
- Różne momenty obrotowe wału napędowego od lewej do prawej (z powodu problemów z łożyskiem koła lub mechanizmem różnicowym)
- Geometria zawieszenia
- Duży promień szorowania
- Zużyte tuleje wahacza
- Nierówne siły uciągu spowodowane nawierzchnią drogi ( μ -split) w połączeniu z przesunięciem sworznia zwrotnicy
Problemy związane z wałami napędowymi o różnej długości są charakterystyczne dla poprzecznego układu silnika w połączeniu z jednostką przekładni montowaną na końcu; niektórzy producenci całkowicie to złagodzili, montując silnik wzdłużnie, ale nadal napędzając przednie koła - to rzeczywiście było rozwiązanie zastosowane w najwcześniejszych Citroenach z napędem na przednie koła. Wczesne Renault z napędem przednim, takie jak R4 , R5 Phase I R12 , R18 i niektóre modele R21 , również przyjęły ten układ, podobnie jak Audi do dnia dzisiejszego w swoich modelach średniej wielkości wzwyż. Główną wadą jest opakowanie; w przypadku Audi, w którym jednostka napędowa jest zamontowana przed linią przedniej osi, prowadzenie jest utrudnione przez rozłożenie ciężaru na przednią część. Ta konfiguracja ułatwia jednak łatwe dodanie napędu na wszystkie koła ; Subaru również wykorzystuje silnik wzdłużny z przewieszeniem z tego samego powodu, ale łagodzi problem niezrównoważonego środka ciężkości, stosując silnik bokser typu „płaski czterocylindrowy” . Z drugiej strony Renault umieściło silnik z tyłu linii przedniej osi, ale zagraża to pakowaniu wnętrza, ponieważ zmusza silnik do zapory ogniowej.
Sposoby ograniczania wpływu momentu obrotowego
- Zastosuj oponę z odpowiednią konstrukcją osnowy bocznej, zmniejszającą deformację ściany bocznej.
- W przypadku zastosowania wałów napędowych o różnej długości, ich sztywność skrętna musi być wyrównana. Można to osiągnąć poprzez wykonanie krótszego wałka wydrążonego, a dłuższego wałka pełnego. To rozwiązanie można było zaobserwować we wczesnych Autobianchi / Fiat , takich jak Fiat 128 i Fiat 127 , a później zastosowano je także w oryginalnym Fordzie Fiesta . Tłumik masowy jest zwykle stosowany na dłuższym wale w celu zwalczania wirowania spowodowanego rezonansem .
- Upewnij się, że oba wały napędowe mają taką samą długość, używając wałka pośredniego (lub „wałka pośredniego”) po jednej stronie przekładni. Jest to już realizowane w większości nowoczesnych samochodów. Gdy wały napędowe mają różną długość i występuje nadmierny moment obrotowy, dłuższa półoś wygina się bardziej niż krótsza. Jest to jednak krótkotrwały efekt przejściowy. Aby uniknąć uszkodzeń zmęczeniowych, wielkość ugięcia skrętnego wału napędowego musi być koniecznie mała. Skutki wynikające z wolniejszego obracania się jednego koła niż drugiego są zwykle pomijalne. Równe długości półosi, w przypadku braku asymetrycznego ugięcia zawieszenia na skutek przechyłów lub wybojów, zapewniają jednakowe kąty nachylenia półosi. Główna składowa momentu obrotowego układu kierowniczego występuje, gdy momenty obrotowe w wale napędowym i piaście są sumowane wektorowo, dając wynikowy wektor momentu obrotowego wokół osi obrotu kierownicy (sworzeń zwrotnicy ). Momenty te mogą być znaczne, aw przypadku wałów tworzących równe kąty z wałami piasty, będą przeciwstawiać się sobie na zębatce kierowniczej, a zatem znoszą się. Na momenty te duży wpływ ma położenie przegubu homokinetycznego wału napędowego w stosunku do osi kierowania. Jednak ze względu na inne wymagania, takie jak osiągnięcie małego lub ujemnego promienia szorowania , optymalne rozwiązanie nie jest na ogół możliwe przy prostych konfiguracjach zawieszenia, takich jak kolumna MacPhersona .
- Lepiej wyrównaj moment obrotowy między wałami napędowymi, stosując mechanizm różnicowy o niskim tarciu . Różnica momentu obrotowego wynosi zero, jeśli mechanizm różnicowy jest beztarciowy, a mechanizmy różnicowe o ograniczonym poślizgu , mające na celu zwiększenie przenoszenia mocy, w rzeczywistości pogarszają sterowanie momentem obrotowym w zawieszeniach, które nie zostały zaprojektowane pod kątem LSD. Te cechy konstrukcyjne obejmują staranne rozmieszczenie punktów obrotu zawieszenia i przegubów homokinetycznych wału napędowego, aby utrzymać wynikający z tego moment obrotowy na kierownicy do możliwej do opanowania wartości oraz zgodność niskiej siły skrętu/podłużnej.
- Zmniejsz ilość momentu obrotowego z przedniej osi, przekazując część momentu obrotowego na tylną oś. Osiąga się to w z napędem na wszystkie koła (AWD) z pełnym napędem na wszystkie koła.
- Wspomaganie układu kierowniczego (w większości nowoczesnych samochodów) sprawia, że efekt kierowania momentem obrotowym jest mniej zauważalny dla kierowcy. Steer-by-wire ukrywa również efekt skrętu momentu obrotowego przed kierowcą. Układ EPAS można skalibrować tak, aby bezpośrednio tłumił efekt momentu obrotowego na kole zamachowym i wpływ na kierowanie pojazdem.
- Sprawdź tuleje wahacza . Podczas przyspieszania kierowca odczuje moment skrętu z powodu zużytych tulei wahacza.
Na pojazdy z napędem na tylne koła nadal wpływa moment obrotowy w tym sensie, że każda z powyższych sytuacji nadal będzie wywierać moment kierowniczy na samochód (chociaż z tylnych kół zamiast z przodu). Jednak efekt kierowania momentem obrotowym na tylnych kołach nie spowoduje przesłania odpowiedzi momentu obrotowego z powrotem przez kolumnę kierownicy, więc kierowca nie będzie musiał walczyć z kierownicą.
