Nastavljanje avtomobila

Opažam, da je vedno več zanimanja tudi za tehnično plat avtomobilskega RC športa. Tako na našem klubu MSM kot tudi širom Slovenije. Ne glede ali vozite on-road, off-road, nitro, elektro, pa tudi drift sodi sem, ker ima ta zvrst motošporta nekatere zanimive posebnosti v primerjavi z ostalimi kategorijami.

Torej iz tega razloga sem se odločil napisati "set-up kotiček". V spodnji shemi je prikazano ''drevo'', ki pokriva tista glavna področja set-upa o katerih bom pisal v tem prispevku.

PS: se zna zgoditi, da kakšna beseda ne bo v Slovenščini, bom pa zato napravil sliko in pokazal kaj mislim, če bo pa kdo poznal slovenski izraz pa upam, da nam bo ga sporočil!

Nastavitve avtomobila oz. "SET-UP"

Nasveti, ki jih boste našli tukaj se lahko odražajo pri različnih avtomobilih z različno intenziteto in v nobenem primeru niso popolni ter jih ne smete jemati kot neke ''božje zakonitosti''!

Razlog zakaj se različni avtomobili različno odzivajo na enake spremembe tiči v togosti šasije, osnovni konstrukciji vozila, različnih geometrijah, oblikah podvozij itd.

Kompleksnost dirkalnih šasij zahteva razumevanja tehničnega področja dinamike vozil, predanost športu, zbiranje podatkov ter predvsem trdega dela, da pridemo do optimalnih rešitev hitro in učinkovito. Na dirkah ponavadi nimamo veliko časa za testiranje vseh podrobnosti in iskanje posameznih odzivov vozila na razne nastavitve. Zato je zelo pomembno, da imamo neko izhodišče oz. osnovno nastavitev iz katere izhajamo in se z določenimi spremembami približujemo optimalni. Ko avto poznamo že zelo dobro in njegov odziv na določene spremembe lahko imamo več osnovnih set-upov npr: velike odprte proge; zaprte ozke proge; odprte proge z veliko grbinami; odprte proge z gladko podlago; zaprte proge z veliko grbinami; zaprte proge z gladko podlago; proge z dolgimi hitrimi ovinki; proge z šikanami itd. Za začetek je najbolje vzeti standardne nastavitve, ki jih priporoča proizvajalec in so načeloma priložene večini avtomobilov.

Bolje kot poznamo avto in njegove prednosti ter slabosti hitreje bomo našli pravilno nastavitev. Ravno iz tega razloga ni dobro pogosto menjavanje šasije, ker se celoten postopek ponovi.

Šasija - podvozje

Kako močno se posamezna sprememba določene nastavitve pozna je predvsem odvisno od togosti šasije. Bolj kot je šasija vozila toga bolj so spremembe nastavitev občutne, ker se razne sile in momenti bolje prenesejo na samo konstrukcijo. Šasija, ki je relativno fleksibilna bo določene nastavitve kompenzirala in ''izničila'' spremembo, ki smo jo naredili. V takih primerih je težje priti do pravih rezultatov saj bo potrebno več sprememb oz. nastavitev, da bi našli tisti pravi set-up. Takšni avtomobili zahtevajo več izkušenj in znanja.

CAMBER

Camber je kot med vertikalo in linijo, ki gre po sredini gume, če gledamo avto od spredaj ali od zadaj (slika1). Poznamo pozitivni in negativni Camber. O negativnem Camberju govorimo takrat, ko je zgornji del gume nagnjen proti šasiji, pozitivni pa, ko je zgornji del kolesa nagnjen vstran od šasije. Praktično vedno se uporablja negativni Camber!

Poznam samo eno dirkaško serijo, ki na eni strani vozila uporablja pozitivni Camber to pa je Ameriška serija NASCAR.

Vzrok je v posebnosti proge, ki je ovalne oblike in se zato vozi samo levi ovinek. V RC športu sem naletel na pozitivni Camber v kategoriji 1/5 cestni avtomobili kjer vozniki uporabljajo na sprednjih kolesih nekje +0.5º pozitivnega Camberja zaradi zmanjšanja oprijema na sprednji osi. Avti imajo namreč pogon samo na zadnja kolesa kar pa je zelo kritično pri dodajanju plina (pri prevelikem oprijemu spredaj avto rado zavrti).

Zakaj je negativni Camber sploh potreben?

Pri vožnji skozi ovinek na šasijo delujejo določene sile in momenti, ki povzročijo rotacijo šasije (chassis – roll o katerem bomo govorili v prihodnjih poglavjih) katere posledica je zmanjšanje Camberja do te mere, da pridemo lahko celo do pozitivnega kota kar pa ni zaželeno saj bomo v tem primeru vozili le po zunanjem robu gume in s tem močno zmanjšali oprijem. Kolikšna bo ta rotacija in kolikšna bo sprememba kota zaradi delujočih sil je močno odvisno od konstrukcije podvozja, pozicij vpetja koles, dolžine rok, pozicije amortizerjev, skratka celotne geometrije podvozja, odvisno pa je tudi od trdote vzmeti na amortizerjih in trdote stabilizatorjev. Iz tega lahko vidimo, da so RC avtomobili relativno zapletene konstrukcije, saj je skozi geometrijo potrebno predvideti gibanje šasije in spremembo Camberja pri vožnji, da bi dosegli optimalen oprijem v vseh pogojih. Drugi faktor je deformacija karkase gume/pene, ki povzroči spremembo kontaktne površine med kolesom in podlago. Guma oz. pena je fleksibilen material, ki se pod določenimi obremenitvami deformira in s porastom temperature se ta efekt še poveča! Načeloma velja večja kot je kontaktna površina večji bo oprijem.

Učinek Camberja

Pospeševanje in zaviranje (pri vožnji naravnost): v tem primeru želimo imeti kot 0º, ki zagotavlja največjo kontaktno površino med kolesom in podlago s tem pa maksimalno možen oprijem v teh pogojih torej maksimalen pospešek in minimalno zavorno pot.

Vožnja skozi ovinek: glede na prej omenjene stvari (sile, geometrija podvozja, deformacija gum) si želimo nekoliko negativnega Camberja, ker se lahko zgodi, da bomo v nasprotnem primeru vozili po zunanjem robu gume in s tem močno zmanjšali kontaktno površino med kolesom in podlago ter posledično oprijem. Torej nikoli ne sme nastopiti situacija, da se nam pojaviti pozitivni Camber.

Koliko sedaj nastaviti kot? Potreben je nek kompromis med eno in drugo omenjeno optimalno rešitvijo. Na spodnjih dveh slikah sta prikazana pripomočka za nastavitev Camberja.

NASVET

Pene: pri penah je stvar relativno enostavna, opazujemo obrabo pene na notranjem in zunanjem robu kolesa. Sprednja kolesa se morajo obrabljati enakomerno po obodu torej cilindrično. Zadnja kolesa so lahko nekoliko konična, nekje 1º (daje večjo stabilnost zadnjemu delu vozila še posebej pri dolgih dirkah) ali pa cilindrična. S tem smo zagotovili, da je celotna površina koles ''maksimalno'' izkoriščena. Morda ste opazili, da v kategoriji 1/8IC uporabljajo na zadnjih kolesih nekoliko večji kot (do 3º). Razlog je v želji po doseganju večje stabilnosti in oprijema zadka! Konus na kolesih ima enak učinek kot nastavitev imenovana Toe-in o kateri bomo govorili kasneje.

Gume: če vozite na gumah je stvar nekoliko težja saj ni toliko obrabe, da bi jo lahko izmerili. Pomagamo si s trikom za katerega potrebujemo alkoholni flomaster svetle barve (beli, zlati, srebrni …). Prečno čez gumo potegnemo črto, ki nam bo koristila kot indikator uporabljene površine. Nato peljemo nekaj krogov in pogledamo, kako se je črta na gumi obrabila. V primeru, da je celotna črta zbrisana to pomeni, da je celotna tekalna površina v rabi in da je kot pravilno nastavljen. V nasprotnem primeru je potrebno kot korigirati, dokler ne pridemo do enakomerne obrabe.

Če boste dobili različne kote na kolesih to ne pomeni, da je nekaj narobe z avtom! Očitno so lastnosti vozila in proge takšne, da zahtevajo različne kote na različnih kolesih.

CASTER

Caster ali predtek je kot, ki nastane med namišljeno črto potegnjeno med obema krogličnima zgloboma (zelene barve) in črto pravokotno na podlago (rdeče barve), ki gre skozi center pesta.

Ta kot se pojavi samo na sprednjih kolesih! V našem primeru imamo pozitivni caster/predtek ker je pesto nagnjeno nazaj. Negativni Caster/predtek, ko je pesto nagnjeno naprej se nikoli ne uporablja. Glede na to, da os (zelena linija) okrog katere rotira pesto pri zavijanju ne gre skozi točko stika med kolesom in podlago prihaja do spremembe kota in sicer Camberja o katerem sem razlagal v prejšnjem poglavju. Več Casterja/predteka pomeni tudi večjo spremembo Camberja med zavijanjem. Posledica vsega je dvigovanje sprednjega dela avtomobila. Ko ''spustimo volan'' teža avtomobila sama poravna kolesa nazaj v smer vožnje. To tudi poznate pri osebnih avtomobilih, ko pripeljete iz ovinka spustite volan in smer se poravna sama, volan se ''magično zasuče'' v nevtralno pozicijo. Večji kot imamo Caster/predtek bolj izrazit bo ta učinek, tudi bolj kot je težko vozilo bolj bo ta učinek izrazit. Vse skupaj pa ima za posledico večjo stabilnost pri vožnji naravnost, še posebej pri visoki hitrosti saj ''centrira'' vozilo v smeri vožnje.

Za ilustracijo tudi nakupovalni voziček ima Caster/predtek. Naslednjič, ko boste v trgovini se spomnite in poglejte kako zadeva deluje!

Za v razmislek, če nam Caster/predtek pri zavijanju doda Camber, koliko potem v osnovi nastaviti Camber in koliko Caster/predtek, da bomo imeli optimalne pogoje pri pospeševanju z izravnanimi kolesi oz. v zavoju, ko so kolesa pod določenim kotom in kako velik sploh bo ta kot?? V sledečih poglavjih bomo dodali še kot imenovan Toe in Ackermanov efekt, ki še dodatno popačita geometrijo! Ja, set-up je pestra zadeva, ki je ne moreš prepisati kar z neke tabele. A o teh nastavitvah malo kasneje.

Da nadaljujemo, dodaten Camber, ki se pojavi zaradi učinka Casterja/predteka med zavijanjem se mora kompenzirati z rotacijo šasije in deformacijo gum, da tako pridemo do ''idealne'' kontakte površine med kolesi in podlago v vseh pogojih.

Caster/predtek je v glavnem že določen s samo konstrukcijo vzmetenja oz. podvozja. Določene bolj napredne šasije RC avtomobilov omogočajo nastavitve v omejenem obsegu. Že v fazi planiranja šasije je potrebno določiti pravo območje in razpon možnih nastavitev Casterja/predteka, torej to je stvar ogromno testiranj, da se ugotovi optimalno območje za določeno konstrukcijo. Vedeti morate, da vsaka pista in celo vsak ovinek zahteva svojo vrednost Casterja/predteka in inženirji v podpori povratnih informacij voznika odločijo za najboljši kompromis.

Pri RC nitro avtih je možno nastavljati Caster s premikom zgornje roke naprej (manjši kot) in nazaj (večji kot).

Medtem ko je potrebno na elektro avtih zamenjati C-nosilec, ki povezuje spodnjo in zgornjo roko. Ti nosilci so narejeni z različnimi koti.

Ali imajo vsi dirkalni avtomobili isto stopnjo Casterja/predteka na levi in desni strani? Načeloma ja a v seriji NASCAR je zaradi samo enega ovinka in različnega radia po katerem tečeta kolesi Caster/predtek zunanjega kolesa večji kot notranjega ker s tem pri zavijanju dobi zunanje kolo večji dodatni učinek Camberja s tem pa dodaten oprijem.

Nasvet za iskanje dobre nastavitve na vašem avtu, pri čemer se smatra, da imate neko začetno točko okrog katere boste iskali pravo nastavitev.

Večji kot: daje več stabilnosti na ravnini pri velikih hitrostih, sploh na grbinastih/neravnih odsekih.

Manjši kot : pri manjšem kotu avto močneje/bolj ostro zavija in daje bolj direkten občutek ''na volanu''.

Na sliki je prikazano orodje za merjenje Casterja/predteka.

TOE

Kolesa na avtu redko kažejo naravnost. Če si pogledamo sliko vidimo, da sprednji kolesi kažeta navzven (Toe-out) in zadnji kolesi navznoter (Toe-in).

Ti koti povzročajo določene sile, ki se prenašajo na šasijo. Te sile so prikazane na sliki kjer vidimo, da se na sprednjih kolesih pojavita dve enako veliki a vstran druga od druge usmerjeni sili (želita avto ''raztegniti''), medtem ko na zadnjih kolesih delujeta dve enako veliki nasproti si usmerjeni sili (želita avto ''stisniti'').

Toe-out

Na spodnji sliki imamo prikazano nestabilno situacijo.

Predstavljajmo si, da z enim kolesom zadenemo ob robnik oz. da samo rahlo zavijemo. To ima za posledico večjo obremenitev enega izmed koles. Večja obremenitev pomeni večji oprijem s tem pa lahko to kolo z večjo silo potegne v svojo stran. V primeru majhne korekcije smeri se sila na nasprotni strani prav tako zmanjša ker je prišlo do prenosa teže (o tem bom razlagal v prihodnjih poglavjih). Skratka v obeh primerih smo prišli do situacije, ko je sila na eni strani bistveno večja kot na drugi, drugače povedano eno kolo vleče v svojo stran močneje kot drugo. Zaradi dveh različno velikih sil se pojavi rezultanta, ki kaže v eno stran avtomobila in v to stran bo avto tudi nenadno zavil. Sistem ravnotežja se je porušil! Še posebej slaba situacija nastopi v ovinku, ko se pojavi prenos teže. Voznik lahko poskuša to popraviti z zavijanjem v nasprotno smer (popravljanje smeri), a če ta korekcija ni izvedena pravilno pride do prenosa sil v nasprotno smer. Posledica vsega je ''cikcak'' vožnja.

Toe-out se nikoli ne uporablja na zadnjih kolesih ker napravi avtomobil praktično nevozen. Drugače je na sprednjih kolesih kjer imamo stabilizirajoči učinek Casterja (mora biti zadosti velik), ki kompenzira nestabilnosti povzročene zaradi Toe-out. Ne glede na to pa je efekt te nestabilnosti občuten pri zavijanju in se odraža v bolj nenadnem in agresivnem zavijanju.

Toe-in

Na zadnjem delu vidimo, da kažeta kolesi navznoter, če gledamo v smeri vožnje.

Tokrat imamo prav tako dve nasproti si delujoči sili, ki pa tvorita stabilen sistem. Če se iz kakršnega koli razloga sila na eni strani poveča bo le-ta delovala v smeri manjše sile in s tem povzročila prenos teže v smeri kolesa z manjšo obremenitvijo. Tako dobi kolo, ki je izgubilo oprijem več teže in posledično več oprijema. Sistem se tako sam stabilizira. Toe-in daje stabilnost in povzroča učinek, ki ''prisili'' avto k vožnji naravnost. Ponavadi se uporablja na zadnjih kolesih in preprečuje odnašanje zadka, medtem ko je zadnja os vedno na meji kroga oprijema (krog oprijema bom opisal v enem izmed kasnejših poglavij). Prav tako daje mnogo stabilnosti pri vožnji čez grbinaste odseke proge. Vozniku daje občutek zelo stabilnega zadka kot bi ga držala neka nevidna sila. S to nastavitvijo lahko tudi pretiravamo, takrat zadek v ovinku drži in v nekem trenutku, ko je maksimalna obremenitev presežena zadek ''katapultira'' in v naslednjem trenutku zavre, vožnja zgleda lahko kot bi vozili ''cikcak'' v ovinek oz. kot bi v ovinku neprekinjeno popravljali smer vožnje.

Dodatni oprijem pri večjih kotih zmanjšuje ''steering'' torej avto ne more ostro zavijati ali drugače radij zavoja se poveča. Avto dobi lahko tendenco pod-krmarjenja, kar dodatno vpliva na hitrost vožnje skozi ovinke. Povzroči tudi izgubo hitrosti zaradi trenja med gumami in podlago.

Toe-in spredaj nam daje v principu isti učinek stabilnosti. Zelo dobra nastavitev, ko želimo umiriti sprednji del avtomobila med pospeševanjem. Povzroči pa, da izgubimo nekoliko ''ovinkanja'' in vhod v ovinek bo precej manj agresiven.

Načeloma velja pravilo, manj kot ima pista oprijema večje kote potrebujemo ter več kot je oprijema na pisti manjše kote uporabljamo. Razlog je v trenju med kolesi in podlago ter ustvarjenimi silami, ki delujejo na šasijo. Eden od učinkov je tudi prednapetje karkase gum, kar je povezano z odzivnim časom šasije a tako daleč se ne bom spuščal. Zelo zanimiv je tudi pozitiven učinek na zračnost v konstrukciji saj se celotno podvozje na nek način napne in to je dobro upoštevati pri nastavitvah!

Toe se meri v stopinjah in sicer se ponavadi uporablja spredaj -1,5º ÷ +1,5º ter 0º ÷ +3,5º. Za cestne avtomobile so primerni manjši koti za terenske pa nekoliko večji to je jasno saj so oprijemi zelo različni … Slika prikazuje merjenje kota Toe-in na zadnjem delu vozila.

NASVET

Spredaj Toe-in: Stabilizira avto na ravnini in na izhodu iz ovinka. Odziv na volanu je ''gladek'' kar napravi avtomobil lažje vodljiv.

Spredaj Toe-out: Avto v prvi fazi dosti bolje zavije v ovinek, ko pa se teža popolnoma prenese na zunanje kolo ta tendenca naglo pade. Lahko povzroči nestabilnosti na ravnini.

Zadaj Toe-in: Zelo stabilizira zadek avtomobila vendar, če pretiravamo pridemo do obratnega učinka.

Zadaj Toe-out: Se nikoli ne uporablja ker napravi avto praktično nevozen.

ACKERMAN

Ackermanova geometrija krmilnega mehanizma je ureditev povezav in členov, ki je bila izumljena z namenom rešiti problem zunanjega in notranjega kolesa, ki se morata kotaliti vsaka po svoji tirnici z drugačnima radijema in istim središčem. Iznašel ga je neki nemški izdelovalec vozov imenovan Lankesperger leta 1817, kasneje pa ga je patentiral njegov zastopnik v Angliji pod imenom Rudolph Ackerman leta 1818 za vozove s konjsko vprego.

Ne tega zamenjevati z učinkom diferencialov, ki imajo čisto drugo vlogo in izenačujejo hitrosti vrtenja koles zaradi različnih obodnih hitrosti!

Zaradi lažje razlage bomo zadevo poenostavili in rekli, da sta prednji kolesi vzporedni to pomeni Toe je 0º. Poleg tega naj pojasnim tek kolesa po tirnici, če pogledamo spodnji sliko vidimo desno sprednje kolo, ki teče po neki namišljeni tirnici z radiem r in središčem c, dotik kolesa s podlago je v točki a. Smerni vektor V kaže v smeri kotaljenja kolesa in poteka tangentno na krožnico oz. pravokotno na daljico (90º), ki povezuje točki c in a. To je primer, ko je sliping oz. drsni kot 0º. V primeru, da kolo zdrsne se ta kot poveča ali zmanjša. Če se kot poveča avto pre-krmari in če se zmanjša pod-krmari (bom razložil ob drugi priložnosti).

Lotimo se sedaj avtomobila. Na spodnji sliki vidimo avtomobil, ki rahlo zavija kar pomeni, da je radij zavoja relativno velik, da to lahko stori brez slipinga oz. zdrsa koles morajo vse krožnice po katerih tečejo kolesa imeti isto središče. Ali drugače, linije, ki gredo skozi pesta se morajo sekati v isti točki. Na sliki je označeno modre barve. Pomembno je, da ima sprednje levo kolo nekoliko večji kot (nagib) v primerjavi s sprednjim desnim kolesom. Ta razlika še ni tako velika a se stvar hitro spremeni.

Pri ožjem zavoju je stvar precej drugačna, kot lahko opazite se kot (nagib) med kolesoma močno poveča in v primeru, da ne bi imeli Ackermanovega efekta bi bil zdrs med kolesi ogromen.

Ackermanov kot je prikazan na spodnji sliki, kjer vidimo razliko v kotu med prednjima kolesoma. Kot rečeno se ta kot spreminja s spreminjanjem radia zavoja, manjši radij zavoja - manjši Ackerman, večji radij zavoja – večji Ackerman

Torej kot sedaj vidite vsak radij ovinka zahteva svoj Ackerman! Naprava oz. mehanizem, ki bi to zagotavljal 100% je praktično nemogoče izdelati, se pa lahko močno približamo idealu. Da bi dosegli teh 100% niti ni potrebno saj imamo tako ali tako zračnosti v krmilnem mehanizmu, deformacijo gum in nenazadnje Toe kot.

Za cestne avtomobile je dobro, da imajo Ackerman saj je vožnja bolj gladka. Avto lažje zavije, še posebej v ostre ovinke na primer pri parkiranju seveda pri nizkih hitrostih. Vendar pa na modernih avtomobilih nimamo ''popolnega'' Ackermana, saj le-ta ne upošteva pomembnih zakonitosti dinamike in spremljajočih učinkov. Drugače je pri dirkanju kjer kolesa tako ali tako v ovinkih drsijo tukaj se lahko nekoliko igramo z nastavitvami. V nekaterih dirkaških serijah uporabljajo obratni Ackermanov efekt, da kompenzirajo velike razlike zaradi slipa/zdrsa med prednjima kolesoma v ovinku pri velikih hitrostih. Takšna nastavitev pomaga znižati obratovalno temperaturo gum (pregrevanje) v hitrih ovinkih s čimer pa napravimo kompromis, saj poslabšamo obnašanje avtomobila v počasnih zavojih.

Nekaj nasvetov glede iskanja prave nastavitve

Velik Ackerman daje mehkejše in bolj predvidljivo zavijanje. Ovinek lahko odpeljemo gladko in predvsem lepo zaokroženo ter brez napora, kjer bi imeli občutek da želi vsako kolo v svojo smer. Manjši Ackerman nam na drugi strani lahko da nekoliko bolj agresiven odziv na volanu še posebej pri vhodu v zavoje. Ni pa garantirano, da ne bo tu in tam avto zdrsnil iz smeri in sledil drugačnemu radiu ovinka! Manj Ackermana je lahko koristnega v primeru, ko ima proga veliko oprijema in imamo težave s pre-krmarjenjem sredi ovinka ter bi želeli nekoliko več zavijanja pri vhodu v ovinke. Skratka ni primeren za proge z malo oprijema in nizke hitrosti.

Za v razmislek … spredaj vozimo fiksno os, ki ne omogoča različnih hitrosti vrtenja koles s tem nam povzroča sliping/zdrs, po vrhu vsega pa imamo še zaradi nepravilnega Ackermena dodaten sliping? Kako se bo avto obnašal?

Nastavljanje Ackermana

Z nastavitvami geometrije mehanizma za zavijanje spreminjamo jakost Ackermanovega efekta. Na sliki je predstavljen način spreminjanja pozicij na krmilnem mehanizmu in učinki, ki jih s tem dosežemo.

VZMETI

Danes praktično na vseh RC avtomobilih srečamo tlačne vzmeti, ki so nameščene okrog ohišja blažilca. Tej enoti pravimo amortizer.

Vzmet je elastična ''naprava'', ki se upira gibanju v smeri njenega delovanja in prejeto energijo shranjuje ter ob razbremenitvi odda nazaj v okolico, del te energije se pretvori v toploto. Sila, ki jo prenaša je enaka gibu enega izmed njenih koncev. V matematični enačbi izraženo to pomeni F=x*c, Sila je enaka gib/pot krat koeficient vzmeti. Visoka vrednost koeficienta pomeni bolj toga vzmet in nižja vrednost koeficienta pomeni bolj mehka vzmet. To je jasno razvidno iz diagrama na spodnji sliki.

Kot vidimo je pri vzmeti z večjim koeficientom potrebna večja sila za premagovanje iste poti kot pri vzmeti z manjšim koeficientom.

Poznamo tudi progresivne vzmeti katerim se koeficient s potjo tlačenja veča in regresivne vzmeti katerim se koeficient s potjo manjša.

Večina vzmeti, ki jih uporabljamo v RC športu je rahlo progresivnih kar pomeni, da z gibom postajajo nekoliko trše. To je posledica dotikanja ovojev na koncih vzmeti in s tem zmanjševanje aktivnih/delujočih ovojev.

Trdota vzmeti je odvisna od debeline žice, njenega materiala in števila ovojev. Če uporabljamo vzmeti enega proizvajalca zlahka primerjamo trdote vzmeti med seboj. Vzmeti z manjšim številom ovojev so trše in vzmeti z večjim številom ovojev so mehkejše. Primerjava vzmeti med proizvajalci je težja saj ne poznamo materiala in debeline žice (načeloma jo lahko izmerimo).

Matematično gledano vzmeti niso ravno komplicirane, kar se pa tiče njihovega delovanja je stvar precej bolj zapletena. Težava je v tem, da v avtomobilih delujejo v dve smeri: levo-desno in naprej-nazaj. Avto z mehkimi vzmetmi bo imel veliko Body roll-a, veliko rotacije šasije v hitrih zavojih. Pri pospeševanju se močno dvigne prednji del (Squat) in pri zaviranju se prednji del močno prikloni (Anti-dive). V angleškem jeziku temu pravimo Pitching. Razlog je v tem, da morajo mehkejše vzmeti narediti relativno večjo pot, da lahko prenesejo isto silo kot trše vzmeti. Vse to je razvidno iz grafa.

Poznavanje delovanja vzmeti je zelo kritično pri nastavljanju lateralnega (prečnega) in longitudinalnega (vzdolžnega) ravnotežja avtomobila in to neodvisno enega od drugega! Zapomniti si je potrebno, da trdota vzmeti vpliva na:

1. odpornost rotacije šasije,

2. Pitching-a (nihanje šasije naprej in nazaj) ter

3. sposobnost vzmetenja absorbirati neravnine na progi.

Generalno bi lahko rekli, da dajejo mehkejše vzmeti na uporabljenem koncu avtomobila nekoliko več oprijema kot trše vzmeti na nasprotnem koncu. To je posledica prenosa teže levo-desno in naprej-nazaj. V istem ovinku pri istih silah se trše vzmeti stisnejo manj, zato imamo manj prenosa teže na zunanji kolesi in s tem manjšo obremenitev in posledično manj oprijema. Mehkejše vzmeti se bodo bolj stisnile tako imamo večji prenos teže na zunanji kolesi in s tem večjo obremenitev in posledično več oprijema.

Prav tako pomembno delo vzmeti je ''požiranje'' neravnin na progi oz. ohranjanje stika med podlago in kolesi. Še posebej, ko si grbine sledijo v določenem frekvenčnem zaporedju. Če imamo pre-trde vzmeti le-te ne bodo uspele slediti zaporedju udarcev in s tem ohranjati stika s podlago, pri tem lahko izgubimo nadzor nad vozilom.

OPOZORILO!

Glede na to, da smo govorili, da mehkejše vzmeti dajejo nekoliko več oprijema in so boljše na grbinastih podlagah pa ne smemo z mehkobo pretiravati! Pre-mehke vzmeti povzročajo velik Body-roll oz. rotacijo šasije ter Pitching (gibanje šasije naprej-nazaj) kar ima lahko za posledico ''zatikanje'' šasije v ovinkih ali celo prevračanje avtomobila. Pri zaviranju lahko šasija udarja ob tla, ker vzmeti niso sposobne zadržati velikih obremenitev, pri tem pa izgubljamo nadzor na vozilom!

NASVETI

Pri izbiri pravih vzmeti iščemo vedno nek kompromis! Upoštevati je potrebno stopnjo oprijema proge in ''ravnost'' njene podlage (grbine na progi).

Primer 1.

Imamo progo z veliko oprijema kjer bi načeloma uporabili trde vzmeti a če je na njej veliko zaporednih grbin bo težava, da bo kolo začelo poskakovati in s tem izgubilo stik s cestišče.

Primer 2.

Drugi skrajni primer je, ko imamo progo z malo oprijema in relativno ravno podlago brez grbin. Ker si želimo vedno hitro odziven avto bi lahko uporabili trše vzmeti a zaradi slabega oprijema poskušamo to kompenzirati z mehkejšimi vzmetmi.

Trše Trše vzmeti naredijo avtomobil bolj odziven (avto hitreje reagira na naše reakcije).

Primerne so za proga z veliko oprijema, ki nimajo veliko grbin.

Mehkejše V primeru, da proga nima veliko oprijema nam pri tem nekoliko pomagajo mehkejše vzmeti. Primerne so torej za proge za malo oz. srednjim oprijemom, ki so bolj grbinaste.

Trše spredaj Avto ima nekoliko manj oprijema spredaj in slabše zavija. Radij zavoja je večji in avto težje ''spravimo'' v ovinek. Prav tako imamo isto zgodbo na izhodu iz ovinka. Takšna nastavitev je koristna, ko ima proga veliko oprijema. V tem primeru dosežemo večjo stabilnost in ''lažjo'' vožnjo. Več oprijema skozi ovinke bomo imeli zadaj prav tako na grbinastih delih proge kot tudi pri pospeševanju iz ovinkov.

Mehkejše spredaj Avto bolje zavija, še posebej v srednjem delu ovinka in na izhodu iz ovinka kar se še posebej pozna v hitrih dolgih ovinkih. Preveč mehke vzmeti lahko povzročijo ''zatikanje'' sprednjih koles in s tem odnašanje zadka. Reakcije oz. odzivnost vozila se zmanjša. Zmanjšan je oprijem zadaj.

BLAŽILCI

Blažilce potrebujemo za absorbiranje energije, ki je povezana z gibanjem vzmetenja. To gibanje povzročajo neravnine na pisti ter lateralni in longitudinalni pospeški. Energija, ki nastane z gibanjem se pretvori v toploto in se prenese na tekočino (olje) v ohišju blažilca ter na samo ohišje. V primeru, da ne bi imeli blažilcev bi amplituda gibanja amortizerjev teoretično nenehno naraščala in prišli bi do velike nestabilnosti vozila. Blažilci delujejo torej nasprotno kot vzmeti, ki energijo shranijo in jo spet oddajo. Skrbijo, da kolesa ostanejo čim dlje časa v stiku s podlago.

Kot vidimo morata blažilec in vzmet delovati kot enota, zato morata biti med seboj usklajena! Nikoli ne uporabljamo v kombinaciji zelo trde vzmeti in zelo mehke blažilce ter mehke vzmeti in trde blažilce. Seveda lahko nekoliko odstopamo in preizkušamo razne kombinacije, ki nam lahko dajo zanimive učinke. Nekoliko trši blažilci napravijo avtomobil bolj stabilen ker upočasnijo rotacijo šasije (Body-roll) in nihanje naprej-nazaj (Pitch). Dajo občutek, da se avto manj ''zvija''.

POMEMBNO: trdota blažilcev določa samo, kako hitro bo šasija rotirala (Body-roll) v ovinkih in nihala naprej ter nazaj pri pospeševanju in zaviranju (Pitching), ne pa kako močni oz. globoko! Torej, če bi radi nastavili, da bo avto manj nihal in rotiral to storite s tršimi vzmetmi ali tršimi stabilizatorji!

Stvar, ki pa jo lahko nastavljamo z blažilce, je hitrost s katero vzmetenje odboja (Rebound). Če pritisnemo k tlom avtomobil z mehkimi vzmetmi in trdimi blažilci se bo le-ta dvignil počasi. Če pritisnemo k tlom avtomobil z trdimi vzmetmi in mehkimi blažilci se bo le-ta dvignil hitro. Enako situacijo imamo, ko pripeljemo iz ovinka in izravnamo volan, sile na šasijo prenehajo delovati in avto se postavi v prvotno pozicijo. Hitrost oz. čas v katerem se to zgodi kontroliramo s stopnjo trdote blažilcev in vzmeti. Torej avtomobil z mehkimi vzmetmi in trdimi blažilci bo poskušal še nekaj trenutkov zavijati po tem, ko smo že izravnali volan. Situacija v takem avtomobilu je podobna, ko zapeljemo v ovinek saj avto želi peljati še za kratek trenutek naravnost po tem ko smo zavili. Taka nastavitev daje mehak in neodziven občutek na volanu. Avto z trdimi vzmetmi in mehkimi blažilci bo reagiral na voznikove reakcije zelo hitro in bo dajal občutek zelo agresivnega odzivanja.

Vedno ne boste mogli uporabiti blažilcev in vzmeti, ki bi si jih želeli predvsem zaradi grbin in neravnin na progi, ki si sledijo v relativno gosti frekvenci. Taka proga zahteva tako mehke vzmeti kot mehke blažilce, ki zagotavljajo stik koles s podlago. Omenjene nastavitve pa ne morete uporabiti za proge na katerih so velike/dolge posamične grbine saj bi avtomobil lahko udaril s šasijo ob tla. V takem primeru morajo biti amortizerji nastavljeni nekoliko trše. Na progah z gladko površino lahko uporabimo trše nastavitve, tako za vzmeti kot blažilce.

Kljub temu pa vse ni tako enostavno kot zgleda tudi relativno enostavni blažilci, kot se uporabljajo v RC športu zaznajo razliko med počasnim in hitrim delovanjem. Govorili bomo o hitrosti bata in osi na katero je pritrjen v relaciji glede na ohišje. V blažilcih pravih avtomobilov je stvar rešena z raznimi ventili medtem, ko se v bolj preprostih blažilcih RC avtomobilov poslužimo efekta viskoznosti olj.

Vsak dirkaški entuziast bi moral poznati vsaj osnove dinamike fluidov (plini in tekočine) ali pa vsaj oba osnovna načina toka fluidov: laminarni tok in turbulentni tok. Laminarni tok vidite na sliki kjer se delci v fluidu gibljejo vzporedno oz. v plasteh ena vzporedno z drugo, v takem toku imamo relativno malo trenja in s tem malo nastanka toplote in porabljene energije za gibanje delcev. Turbulentni tok vidite na sliki, kjer se delci v tekočini gibljejo ''kaotično'' nastajajo turbulence, vrtinci … zaradi česa imamo veliko trenje v samem fluidu in s tem nastanek toplote ter veliko porabo energije za gibanje delcev.

Poudariti je potrebni, da tok olja v amortizerju ni popolnoma laminaren in tudi ne popolnoma turbulenten ampak nekje vmes. To ali je tok laminaren ali turbulenten nam pove Reynoldsovo število.

Kjer so:

• V je hitrost toka fluida (m/s)

• L je dolžina potovanja fluida) (m)

• μ je viskoznost fluida (Pa•s or N•s/m² or kg/m•s)

• ν je kinematična viskoznost (ν = μ / ρ) (m²/s)

• je gostota fluida (kg/m³)

• Q je volumski tok (m³/s)

• A je presek skozi katerega fluid potuje (m²)

Če je Reynoldsovo število pod 2000 bo tok laminaren, pri vrednosti od 2000 do 4000 je tok nekje vmes in nad 4000 bo po vsej verjetnosti tok turbulenten.

Poglejmo si od bližje tipičen blažilec R/C avtomobila. Sestavljen je precej preprosto (ohišje, bat na osovini, nekaj tesnil …).

Ko se bat giblje skozi olje le-to prehaja skozi luknjice na batu in delno na robu med batom in ohišjem, ta tok na robu bata je predvidoma laminaren zaradi zelo ozke reže! Težje je predvideti tok skozi luknjice na batu. Načeloma imamo pri počasnem gibanju bata laminarni tok in pri hitrem turbulenten. Prehod, kdaj bomo prešli od laminarnega v turbulentni tok je zelo težko predvideti a enostavno občutiti. Namreč, ko bat počasi potiskamo v ohišje občutimo rahel upor/gladek gib, to pomeni, da je tok laminaren. Če pa bat potisnemo v ohišje hitro in pri tem začutimo nenaden upor je nastopila neke vrste hidravlična zapora/blokada. To občutimo, kot bi se bat v ohišju zataknil in ko nadaljujemo s počasnim pritiskanjem se bat spet lepo premika.

Ta efekt je po eni strani koristen po drugi pa nezaželen. Koristen je, ko zapeljemo v luknjo in nam prepreči udarec šasije ob tla, ni pa zaželen zaradi možnosti izgube stika koles s podlago.

Za nastavljanje tega učinka se poslužujemo olj z različno viskoznostjo in batov z različno število oz. velikostjo lukenj. Obe kombinaciji:

1. manj lukenj in olje manjšo viskoznosti ter

2. več lukenj in olje z večjo viskoznostjo.

… se občutita enako, ko z roko pritiskamo avtomobil ob tla in kasneje pri počasnih prenosih teže med vožnjo. Prava razlika se pokaže šele pri hitrih udarcih in prenosih teže. Prva kombinacija bo zablokirala hitreje saj se zaradi relativno majhnih lukenj in redke tekočine ter hitrega giba bata olje preliva veliko hitrostjo skozi luknje, kar povzroči turbulenco v toku. V drugem primeru kjer imamo olje z večjo viskoznostjo, ki je hkrati bolj odporno na nastajanje turbulenc in kjer je hitrost pretoka iste količine kot v prvem primeru dosti manjša, turbulence nastopijo dosti kasneje oz. sploh ne bodo nastale.

Izbira pravega bata (lukenj) in olja je odvisna predvsem od karakteristik proge. Kar pa ni enostavno saj amortizer ni neposredno v stiku s podlago ampak je pritrjen na šasijo in roke, ki pa niso neskončno toge ampak imajo neko svojo elastičnost in prispevajo k elastičnosti celotnega sistema. Poleg tega imamo nekaj elastičnosti v gumah/penah.

Primer: pri Formuli 1 so hodi blažilcev od 1,5 do 2,5 cm ostalo prevzamejo gume in ostale komponente vpetja.

NASTAVITVE:

Trši Gostejše olje (trši blažilec) da avtomobilu več stabilnosti in bolj miren ter gladek odziv. V primeru, da je blažilec pretrd lahko na grbinastih delih prihaja do izgube stika med cestiščem in kolesi.

Mehkejši Redkejše olje (mehkejši blažilec) je boljši za grbinaste proge, še posebej kjer si grbine sledijo v gostem zaporedju in je frekvenca udarcev visoka. Avto z mehkejšimi amortizerji reagira hitreje.

Trši spredaj Radij zavoja bo večji a ga lahko bolj gladko odpeljemo. Prav tako ne prihaja do nenadnega zatikanja prednjih koles. Avto je lažje peljati in ga lahko bolje ''vržemo'' v ovinek, nasploh je občutek v hitrih dolgih ovinkih boljši. Dobimo tudi nekoliko na oprijemu pri pospeševanju.

Mehkejši spredaj Hitrejši odziv na volanu. Avto gre bolje v zavoj pri nižjih hitrostih. Zavijanje se občuti hitrejše in bolj odzivno medtem, ko zadek ostane dokaj stabilen.

Ko imamo na enem koncu trše blažilce bo načeloma tisti del bolj stabilen in bo nudil bolj konstanten oprijem skozi zavoje.

Avto z nekoliko tršimi blažilci zadaj oz. mehkejšimi spredaj bo dajal dokaj stabilen občutek pri vožnji skozi ovinke.

Na spodnjih slikah je prikazano orodje za delo z blažilci Velox V10.

ROLL-CENTER (Rotacijska točka) in ROLL-AXIS (Rotacijska os)

To je eno izmed najbolj zanimivih in pomembnih področij dinamike vozila! Zato inženirji posvečajo veliko pozornosti planiranju in konstruiranju podvozja in njegovih elementov (velikosti, pozicije, koti …). Ko je avto končan in se pričnejo prva testiranja na pisti se hitro pokažejo napake v konstrukciji. Takrat je prepozno za hitre korekcije saj bi morali grobo poseči v zasnovo celotnega podvozja. S takšnim avtomobilom mora moštvo ponavadi tekmovati celo sezono, saj nima več dovolj časa za razvoj nove šasije oz. finančnih sredstev za ponovitev celotnega postopka konstruiranja kajti to potegne za seboj spremembo tudi drugih komponent vozila. Avto z nepravilno konstrukcijo podvozja bo počasnejši skozi ovinke zaradi nepravilne porazdelitve sil, ki delujejo na koles in nam s tem dajejo določeno količino oprijema. Kadar imamo tako grobo napako v konstrukciji nam ne pomagajo kaj dosti nastavitve, ki smo jih obravnavali do sedaj (Camber, Caster, Toe in Ackerman) tudi sprememba vzmeti in blažilcev ne. Le-te nastavitve so fino delo set-upa na progi, kjer iščemo desetinke ali celo stotinke! V R/C športu je že dovolj, da se držimo proizvajalčevih vrednosti teh nastavitev in ni bojazni, da bomo veliko zgrešili ''optimalno'' nastavitev!

Pa se lotimo dela …

Predvideti obnašanje avtomobila, ki je obremenjen z določenimi silami in momenti ni enostavno. Obremenitve se lahko namreč absorbirajo, prepolovijo, spremenijo v moment/navor zaradi različnih komponent podvozja, njihovih dimenzij in povezav. Obnašanje avtomobila in določanje delovanja obremenitev si pomagamo razložiti s tako imenovanim (Roll-centrom) Rotacijsko točko in (Roll-axis) Rotacijsko osjo. V avtu imamo dve rotacijski točki, eno na sprednjem vzmetenju in eno na zadnjem vzmetenju ter eno rotacijsko os, ki poteka skozi obe rotacijski točki.

Rotacijska točka je navidezna točka okrog katere sprednji in zadnji del šasija rotirata pri vožnji skozi ovinke medtem, ko na njo delujejo določene sile in momenti. Dimenzije in oblike komponent vzmetenja, obes, povezave, zglobov ter njihovi medsebojni koti vedno definirajo oz. ''prisilijo'' šasijo, da rotira okrog iste točke.

Za lažjo predstavo si poglejmo preprost primer zemeljske oble, ki ima dva pola (severnega in južnega) skozi katera poteka os okrog katere Zemlja rotira.

Bilo katera točka na zemlji ima vedo isto oddaljenost od zemeljske osi ne glede na položaj zemlje. Prav tako ima šasija dva ''pola'' rotacijski točki skozi kateri poteka rotacijska os. Kot že rečeno geometrija podvozja in ostalih komponent vzmetenja ''prisili'' šasijo, da rotira okrog te osi oz. ''polov''.

DOLOČANJE ROTACIJSKE TOČKE

Slika pove več kot 100 besed, zato bom poskušal čim več prikazati s slikami. Posvetimo se zadnjemu delu avtomobila. Kot vidimo podvozje sestavlja več med seboj povezanih elementov: spodnja roka, zgornja povezava, pesto in šasija. Ti deli so med seboj povezani gibljivo s sorniki in krogličnimi zglobi, slika prikazuje te elemente in povezave.

V našem primeru gibljive povezave delujejo kot poli okrog katerih se našteti elementi gibljejo v so označeni s številkami 1-5.

Gremo po vrsti in sproti opazujmo sliko!

1. povežemo pola 1 in 2 (kroglični zglob na zgornjem delu pesta in sornik na šasiji, ki služi kot pritrditev zgornje povezave/roke na šasijo) zelena črta.

2. povežemo pola 3 in 4 (kroglična zgloba in sornik, ki povezujeta pesto, spodnjo roko in šasijo) modra črta.

S tem dobimo dve premici, ki se sekata in tvorita navidezni pol X pesta/kolesa in šasije. Ta pol nam daje informacije o gibanju podvozja avtomobila.

Ker je avtomobil v stiku s podlago je potrebno upoštevati tudi to dejstvo. Šasija se giblje glede na podlago ali pa stvar obrnemo in opazujemo gibanje podlage relativno na šasijo torej mora obstajati pol med avtomobilom in podlago. To pa je lahko samo na stiku koles s podlago (na sredini gume) točka 5!

3. povežemo pola X in 5 in dobimo novo premico, ki upošteva gibanje šasije in ''podlage'' rdeča črta.

4. postopek ponovimo še na drugi strani vozila in dobimo presečišče dveh rdečih črt. To presečišče označeno z rumeno piko se imenuje Roll-center (Rotacijska točka).

Ker ima avto dve rotacijski točki celotno proceduro ponovimo za sprednji del.

Tako smo določili obe rotacijski točki, ki jih povežemo z premico.

To premico imenujemo Roll-Axis (Rotacijska os) okrog katere šasija rotira, ko na njo delujejo določene sile.

Zakaj rotacija nastopi in kakšen vpliv ima na avto?

Da stvar lažje pojasnimo je potrebna ena poenostavitev. Vsako vozilo ima svojo maso, ki je neenako razporejena glede na pozicijo komponent, njihov material (specifična teža) ter volumen. Če stvar poenostavimo lahko prevzamemo, da je težišče vozila skoncentrirano v eni točki. Praktično gledano vse sile delujejo na vsako komponento v avtomobilu posebej oz. na vsak atom mase, če tako želite. Sedaj pa lahko zaradi te poenostavitve privzamemo, da delujejo vse sile v težišču T!

Na zgornji sliki vidimo vrisano rotacijsko točko RC in težišče T. Vidimo, da je med njima neka razdalja r. Ko zapeljemo v levi ovinek se pojavi centrifugalna sil, ki želi avtomobil potegniti iz ovinka sila F (princip delovanja si oglej na spodnji sliki).

Nasproti nastali sili F delujejo sile trenja med podlago in gumami! Ker šasija rotira okrog točke RC sila pa deluje na ročici r se pojavi moment/navor, ki povzroči zasuk šasije. Posledica je prenos teže in sprememba oprijema koles, kot vidite se v danem primeru oprijem na zunanjem kolesu poveča, na notranjem pa zmanjša. Sicer je stvar še bolj komplicirana, ker se zaradi nagiba šasije spremeni tudi pozicija težišča T a bomo to odmislili.

V kolikor pride do prevelikega prenosa sil na levi lahko celo zgubimo stik s podlago ali hujše vozilo prevrnemo. V primeru, da sta RC in T na isti točki sila F ne povzroči nikakršnega momenta saj je ročica r=0; N=F*r. To pomeni, da nimamo prenosa teže in nobenega povečanja oprijem na zunanjih kolesih s tem pa manjšo možno hitrost v ovinku!

Da povzamemo:

1. večji sili sledi večji navor s tem več prenosa teže in posledično več oprijema, a na to silo ne moramo vplivati, saj je lahko le tako velika kot nam dajejo lahko gume oprijema torej nasproti delujočo silo.

2. večja razdalja med RC in T je večja ročica in s tem sila F čemu sledi večji prenos teže ter posledično več oprijema na zunanjih kolesih!

Kot je že verjetno vsem jasno je set-up vedno kompromis nekih nastavitev. Prav tako je pri rotacijskem centru ne moremo reči, da ''spustimo'' RC kolikor se da in bomo s tem povečali r in tako posledično prenos teže ter oprijem. Avto lahko v takem primeru postane v hitrih zavojih zelo nestabilen in ekstremno težko vodljiv. Ali pa prihaja celo do prevračanja avtomobila!

Vedeti moramo, da konstruktorji določijo šasijam ''optimalne'' rotacijske točke glede na težišče, ki ga ima vozilo a nam z določenimi možnostmi nastavitev omogočajo spremembo višine le-tega. Večina modernih šasij ima to možnost!

Nastavljanje rotacijske točke (Roll Center - RC)

Nižje pozicionirana rotacijska točka pomeni več oprijema v ovinku, višje pozicionirana rotacijska točka pa manj oprijema v ovinku!

Rdeče puščice nakazujejo možnost dviga RC spredaj in zadaj, zelene puščice pa možnost znižanja RC!

Laično gledano bi nekdo rekel, pa dajmo vse na najnižjo točko ... a žal to ponavadi ni optimalna nastavitev, saj je potrebno doseči nek balans avtomobila med sprednjim in zadnjim vzmetenjem!

VIŠINA

Višino vozila merimo med podlago in ploščo šasije na spodnjem delu.

Pravilna višina vozila je zelo pomembna saj pri premajhni višini avtomobil lahko naseda, pri preveliki višini pa bomo imeli veliko večje možnost efekta (Traction-rollinga) prevelika rotacija šasije – prenos teže – oprijem zunanjih koles – možno prevračanje ali zatikanje. To je posledica višje pozicije težišča. S tako nastavitvijo bo obnašanje avtomobila neprecizno in nestabilno. Druga stvar, ki vpliva negativno pri previsoki nastavitvi je aerodinamične narave. Veliko zraka pride pod avtomobil, kjer se vrtinči oz. povzroča turbulence. Turbulenca pomeni porabo energije, ki pa jo potrebujemo za doseganje dobre hitrosti. V najbolj neugodnem primeru pa se ustvarja pod vozilom večji nadtlak kar dodatno zmanjša oprijem pri velikih hitrostih …

Kot začetno nastavitev je najbolje uporabiti isto višino spredaj in zadaj in kasneje prilagoditi glede na občutek. V kolikor standardni set-up avtomobila veleva drugače se poslužimo teh višin. Ko spremenimo višino na enem delu avtomobila smo s tem spremenili njegove zavojne karakteristike/sposobnosti. Nižji del avtomobila bo imel nekoliko več statične obremenitve in s tem oprijema. Kar pa je bolj pomembno je to, da z znižanjem šasije znižamo tudi center rotacije in posledično oprijem na tem koncu avtomobila.

POMEMBNO

Vedno, ko spremenimo višino avtomobila na enem izmed koncev ali na obeh, smo s tem spremenili (Down-travel) omejitev gibanja vzmetenja. Ta nastavitev je ena izmed bolj pomembnih na avtomobilu in z njo lahko drastično spremenimo njegovo obnašanje. Bom prav tako opisal v enem izmed naslednjih poglavjih. Torej preverite to nastavitev po vsaki spremembi višine!

ZANIMIVOST

Colin Chapman je eden izmed pionirjev konstruiranja dirkalnih avtomobilov, ki se je poslužil aerodinamičnih prednosti nameščanja šasije nizko kot se le da. V zgodnjih letih razvoja aerodinamike podvozja sta Chapman in njegova ekipa (Lotus) ugotovila, da lahko občutno zmanjšamo nadtlak (zmanjšuje oprijem) pod avtomobilom s postavitvijo šasije čim nižje in predvsem zadaj nekoliko višje kot spredaj. Ugotovili so, da nekje kot 7º deluje najbolje. Naj opomnim v tem času še niso poznali aerodinamičnih podvozij/difuzorjev!

Pri današnjih F1 dirkalnikih sprememba višine za 0,5mm lahko pomeni občutno razliko v obnašanju avtomobila! Potem si lahko predstavljamo, kako kritična je pravilna nastavitev.

Na RC avtomobilu nastavimo višino, ko imamo vse komponente nameščene na vozilu. Nameščena ni le karoserija. Vsi koti (Camber, Caster, Toe) morajo biti predhodno nastavljeni, pri čemer pa je priporočljivo, da je višina vozila vsaj blizu naše standardne nastavitve, ko nastavljamo omenjeno geometrijo podvozja. Na koncu nastavimo želeno višino vozila spredaj in zadaj. Nas sliki je prikazan primer kje meriti višino.

GIBANJE VZMETENJA (Suspension travel)

Omejitev gibanja rok in s tem celotnega vzmetenja ima velik vpliv na odzivanje vozila saj je od te nastavitve odvisno, kakšni rotacije in nihanju naprej/nazaj (Pitch) bo šasija izpostavljena!

Govorili bomo o nastavitvi (Downstop/Downtravel/Droop) omejitev gibanja rok navzdol. Obstaja tudi nastavitev imenovana (Upstop) omejitev gibanja rok navzgor a jih v RC avtih zelo redko srečujemo.

Vožnja skozi ovinke (lateralno gibanje)

Na naslednjih dveh slikah je karikirano prikazano delovanje nastavitev pri vožnji v ovinek!

Na sliki1 vidimo avtomobil katerega roke se lahko gibljejo relativno neomejeno navzdol (mala omejitev gibanja navzdol). V tem primeru ostane težišče avtomobila na praktično isti višini kot pri vožnji naravnost. Na sliki2 vidimo avtomobil katerih roke hitro ''nasedejo'' oz pridejo do končne točke njihovega giba (velika omejitev gibanja navzdol). Sedaj te omejitve gibanja potegnejo avtomobil k tlom in s tem znižajo težišče avtomobila.

Tisti del avtomobila (spredaj/zadaj), ki bo imel večjo omejitev gibanja rok bo imel center težišča nižje in s tem več oprijema na tem koncu. To velja še posebej za srednji del ovinka, ko je prenos teže najbolj poudarjen. Večja omejitev gibanja rok spredaj bo imela za posledico boljše zavijanje avtomobila še posebej pri vhodih v hitre ovinke. Večja omejitev gibanja rok zadaj pa daje velik in predvsem konstanten oprijem zadaj (upam, da drifterji berete).

Pospeševanje/zaviranje (lateralno gibanje)

Govorimo o vožnji naravnost in ne v ovinku.

Pospeševanje: če imamo na sprednjem vzmetenju majhno omejitev gibanja rok navzdol se bo avtomobil pri pospeševanju spredaj relativno močno dvignil. S tem se bo več teže preneslo na zadnja kolesa torej več oprijema zadaj! To nam daje slabše zavijanje medtem, ko smo na plinu/gasu in relativno varnost, da nam ne bo odnašalo zadka (drifterji). To je dobra nastavitev za avtomobile na zadnji pogon!

Zaviranje: če imamo na zadnjem vzmetenju majhno omejitev gibanja rok navzdol se bo zadek pri zaviranju močno dvignil. S tem se bo teža prenesla na prednjo os in ji dala s tem več oprijema. Takšen avto lahko ima tendenco k pre-krmarjenju pri vhodu v ovinek oz. zelo nervozen zadek vedno, ko zaviramo (drifterji).

Kombinacija majhne omejitve gibanja rok na obeh oseh v kombinaciji z mehkimi vzmetmi ima lahko za posledico zelo nestabilen avto, ki pri pospeševanju pod-krmari in pri zaviranju pre-krmari.

Ne smemo pa pozabiti, na neravnine na cesti. Avto, ki bo imel veliko omejitev gibanja rok navzdol bo težje požiral neravnine in ga bo tudi težje obvladovati (priporočljivo za mojstre volana)!

Zanimivost:

Pri F1 je hod amortizerjev spredaj cca. 1,5cm in zadaj cca. 2,5cm, ostalo gibanje se dogaja na karkasi gume in fleksu obes! Drugače rečeno, kot bi se peljali 350km/h na leseni klopci  bolidi reagirajo nervozno kot ''lačen doberman'', zato kapo dol tistim, ki jih obvladujejo! S tem ne morete primerjati ne IndyCar, ChamCar, WRC, WTCC …

Nekaj podatkov iz leta 2006 o pospeških z ''leseno klopco''!

Pospeševanj 1,45g:

0 to 100 km/h: 1.7 s

0 to 200 km/h: 3.8 s

0 to 300 km/h: 8.6 s

Zaviranje moženo do 6g (39m/s²)

Lateralni/bočni pospeški v ovinku možni do 5,5g!!! No, tu smo vsi navadni smrtniki v nezavesti! Moremo pa tudi vedeti, da FIA s svojimi omejitvami precej vpliva! Izjava nekega inženirja v F1: ''brez omejitev napravimo avto, ki bi ga lahko vozili le z anti-G obleko, ki jo uporabljajo vojaški piloti'' …

Se opravičujem malo me je zaneslo …

Nasvet

Če nam avto v ovinku prevrača zaradi (Traction Rollinga) prevelike rotacije šasije povezane z velikim oprijemom je odlična rešitev omejitev gibanja rok/vzmetenja navzdol (glej sliko 2 in vse vam bo jasno). Ta rešitev je boljša kot trše vzmeti, trše gume, znižanje višine šasije ali uporabe trših stabilizatorjev!

Nastavitve

Na sliki vidite označene vijake s katerimi nastavljate omejitev gibanja rok navzdol (Droop).

Pozicija pritrditve amortizerjev

Praktično vsi RC avtomobili danes ponujajo obilo možnosti za pozicioniranje amortizerjev, tako na zgornjem koncu (most) kot na spodnjem koncu (A-roka), glej sliko.

S tem, ko spremenimo položaj amortizerja spreminjamo delovanje vzmeti. Da bi razumeli, kako smo s spremembo vplivali na obnašanje avtomobila moramo poznati določena razmerja.

Kolesni koeficient izhaja iz razmerja, ki je ekvivalentno koeficientu vzmeti direktno nad kolesom. Torej je koeficient te vzmeti, ki bi delovala z isto trdoto, če bi bila montirana direktno na kolesu. Navsezadnje na kolesu tudi delujejo sile oprijema.

Kolesni koeficient je definiran kot neko notranje razmerje položaja spodnjega vpetja amortizerja in koeficienta vzmeti. Notranje razmerje položaja spodnjega vpetja amortizerja je razdalja med pozicijo vpetja amortizerja spodaj in notranjim sornikom, ki drži roko D1 ter razdalja med točko v kateri se dotika kolo ceste in notranjim sornikom, ki drži roko D2. Ali drugače Kolesni koeficient = koeficient vzmeti *(D1/D2). Glej sliko:

Formula nam pokaže, da bližje kot je spodnja pozicija amortizerja pritrjena centru šasije nižjo vrednost kolesnega koeficienta dobimo torej mehkejšo delovanje.

Za lažjo ilustracijo si poglejmo naslednjo sliko:

Najprej, da razložimo kaj je to moment iz OŠ. Enačba za moment glede na sliko je M=S*P [Nm]; S [N] in P [m]. Torej iz enačbe je razvidno, da bomo utež na nasprotni strani dvignili pri različnih dolžinah ročice z različno silo. Pri večji ročici potrebujemo manjšo silo in pri manjši ročici večjo silo. Da se sedaj vrnemo na našo pozicijo amortizerja, pri manjšem D1 bo enaka sila vzmet bolj stisnila kot pri večjem D1, ko je spodnja pritrditev amortizerja dlje od centra šasije! Pri tem si moramo predstavljati, da sta oba sistema, ki smo jih primerjali nekoliko ''obrnjena'' saj enačimo utež v primera z vzmetjo na podvozju.

Po domače: s tem, ko pomaknemo amortizer bližje centru šasije ga napravimo mehkejšega in, ko ga bolj odmaknemo od centra šasije ga napravimo tršega.

Kadar spreminjamo spodnjo lokacijo pritrditve amortizerja smo s tem spremenili kolesno razmerje pa tudi kot amortizerja, vendar je kolesno razmerje tisto, ki bolj vpliva na končni rezultat. OPOZORILO: kadar spremenite spodnjo pozicijo pritrditve amortizerja obvezno preverite omejitve gibanja vzmetenja navzdol!

Kot α, ki je prikazan na zgornji sliki ima manjši vpliv kot sprememba pozicije pritrditve spodaj in vpliva predvsem na to kako se razmerje spreminja med samo kompresijo amortizerja. Kot med samo kompresijo ni konstante in se s potjo veča. Ta efekt postane še bolj izrazit pri bolj položnem položaju amortizerja, ker postane kolesni koeficient bolj progresiven. Zato razmišljajmo o zgornji pozicij amortizerja kot fini nastavitvi amortizerja in njegove progresivnosti.

Kar je bilo do sedaj obrazloženo ni 100% pravilno saj se del obremenitve, ki jih prenašajo kolesa se prenese tudi preko zgornje povezave in ne samo spodnje A-roke in amortizerja! A za kljub temu nam zadošča za relativno dobro predvidevanje delovanja amortizerjev in posledično obnašanja vozila.

Sprememba kota amortizerja

Glede na to, da kot amortizerja vpliva na njegovo progresivnost vpliva tudi na hitrost gibanja bata v amortizerju. V primeru, da so amortizerji v bolj položnem položaju imamo večjo progresivnost in s tem naraščanje hitrosti bata med njegovim gibanjem. V primeru pokončnega amortizerja se hitrost gibanja bata s kompresijo vzmetenja ne spreminja veliko. Poudariti velja, da sta končni hitrosti gibanja v obeh primerih enaki!

S tem vplivamo na visoko-hitrostno blaženje, ker določamo kdaj prehajamo od laminarnega v turbulenten tok olja v amortizerju. Blažilec bo prej ''zablokiral'', ko bo amortizer postavljen bolj pokončno. Razlog tiči v tem, da ko imamo amortizer v bolj položnem položaju potrebuje bat nekaj časa in poti, da pospeši do enake hitrosti kot pri bolj vertikalno postavljenem amortizerju. Torej, če postavimo amortizerje bolj položno ima to praktično enak učinek kot, če bi uporabili bat z nekoliko večjimi/več luknjami in pri volj vertikalni postavitvi kot, če bi uporabili bat z nekoliko manjšimi luknjami.

Nastavitve

Sprememba spodnje pozicije pritrditve amortizerja pride prav, ko želimo nekoliko spremeniti trdoto vzmeti ali, ko želimo spremeniti gibanje vzmetenja a ne bi želeli spremeniti dolžine amortizerja. Sprememba zgornje pozicije amortizerja je zelo subjektivna odločitev in se nanaša na občutke, ki jih želi sam voznik. Bolj pokončni amortizerji dajejo bolj neposreden odziv dobimo, to imajo še posebej radi agresivni vozniki, ki avto ''vržejo'' v ovinek a ta način ponavadi ne daje najhitrejše poti okrog piste.

Spodnja pozicija pritrditve

-Spredaj bolj navznoter: boljše zavijanje pri nizkih hitrostih, tak avto je ponavadi težje voziti.

-Spredaj bolj navzven: avto naredi bolj stabilen a ima mnogo manj zavijanja pri nizkih hitrostih.

-Zadaj bolj navznoter: avto nekoliko bolje požira udarce in ga lahko napravi nekoliko hitrejšega v ovinkih, to je lahko dobra nastavitev za grbinaste proge z malo oprijema a pri tem izgubimo nekoliko stabilnosti.

-Zadaj bolj navzven: daje zelo stabilen občutek in je prava nastavitev za proge z veliko oprijema.

Zgornja pozicija pritrditve

-Bolj položno: daje bolj progresiven in gladek občutek in več stranskega oprijema.

-Manj položno: bolj direkten občutek z manj stranskega oprijema.

-Spredaj bolj položno kot zadaj: daje gladek občutek pri zavijanju in nekoliko več zavijanja v sredini ovinka, v primeru zelo vertikalne montaže zadnjih amortizerjev lahko prihaja do odnašanja zadka še posebej v sredini hitrih ovinkov.

- Zadaj bolj položno kot spredaj: avto zelo agresivno zavije v ovinek in ima veliko stranskega oprijema, nekoliko se poveča radij zavoja.

Stabilizatorji

Stabilizatorji so kot ''bočne'' vzmeti in delujejo samo lateralno (levo-desno). Delujejo na zelo preprost način in sicer, ko se ena stran vzmetenja ''stisne'' se na tej strani stabilizator dvigne. Posledica tega je, da na drugi strani prav tako stabilizator poskuša dvigniti vzmetenje in s tem povzroči večji upor rotaciji šasije. Kako močno bo povlekel stabilizator vzmetenje na nasprotni strani navzgor je odvisno on njegove debeline/oblike in prožnosti. Tanjši stabilizator z večjo prožnostjo se bo bolj zvil in zato ne bo tako močno povlekel navzgor nasprotne strani in tako dovolil globljo rotacijo šasije ter delovanje vzmetenja.

Zapomnimo si, da stabilizator deluje le, ko se ena stran bolj stisne kot druga torej na primer, ko avto pelje v ovinek. Kadar sta obe strani enako stisnjeni na primer, ko zaviramo stabilizator ne deluje. Zato stabilizatorji vplivajo le na lateralno ravnotežje in ne longitudinalno (vzdolžno)!

Na žalost pa niso stabilizatorji edina stvar, ki deluje na togost in upor rotacije šasije. Delujejo v kombinaciji z vzmetmi in blažilci.

Stabilizator zadaj

Poglejmo si situacijo, ko avto pelje v ovinek pri čemer smo mu dodali na zadnjem koncu stabilizator in pustili vzmeti in blažilec nedotaknjen. Vzmetenje na zunanjem koncu ovinka se stisne, na notranji strani raztegne, kar ima za posledico več teže na zunanjem kolesu. Pri dodanem stabilizatorju le-ta potegne tudi notranjo stran vzmetenja navzgor, kar ima za posledico manj rotacije šasije in nižjo pozicijo zadnjega dela šasije! S tem smo dobili več teže na zadnjem delu, ki je bolj enakomerno razporejena med obe kolesi. Posledica tega je nekoliko več oprijema, ki je precej bolj konstanten. Zapomnimo si, to je pri vhodu v ovinek!

Situacija pa je precej drugačna na sredini ovinka. Brez stabilizatorja se bi rotacija šasije ustavila, ko bi vzmeti popolnoma absorbirale rotacijski navor. Z dodanim stabilizatorjem nekoliko tega rotacijskega momenta absorbiramo oz. porabimo za dvigovanje nasprotne strani vzmetenja. Zaradi tega se zunanji del vzmetenja ne stisne tako močno kot bi se sicer. Posledica tega je, da zadek šasije ''sedi'' nekoliko višje kot normalno in je zato na njem manj teže, posledično prevzame več teže sprednji del. Podoben učinek kot, če bi zadek postal nekoliko trši. S tem pridobimo več zavijanja in manj oprijema zadaj. Kakor koli, oprijem zadaj je vseeno bolj konstanten, saj je obremenitev razporejena bolj enakomerno med obe kolesi. V primeru, da je proga zelo grbinasta nam lahko stabilizatorji zelo pokvarijo obnašanje avtomobila in je bolje, da uporabimo mehkejše saj manj vplivajo na delovanje vzmetenja.

Stabilizator spredaj

Obraten učinek dobimo, če stabilizator namestimo na sprednjem delu vozila. Zmanjšamo sposobnost zavijanja vozila a pridobimo mnogo bolj gladko in konstantno vožnjo skozi ovinke. S tem lahko preprečimo, da se sprednji del preveč ''zažira'' v podlago kar lahko povzroči nenadno odnašanje zadka ali celo prevračanje vozila. Priporočljivo na velikih odprtih progah.

Nastavitve

Stabilizatorji oz. trši stabilizatorji so bolj primerni za gladke proge z več oprijema. Če že uporabljate stabilizator na grbinasti progi je bolje uporabiti tanjšega.

Če na enem koncu dodamo stabilizator, bo tisti del imel nekoliko manj oprijema predvsem v sredini ovinka, ko je prenos teže najbolj poudarjen. Za posledico imamo občutek nekoliko boljšega oprijema na nasprotnem delu vozila. Ko je pista dovolj gladka dobimo nekoliko na konstantnosti oprijema.

Stabilizatorji preprečujejo rotacijo šasije in zato naredijo avtomobil bolj direkten ter odziven, drugače povedano avto spreminja smer hitreje.

Trši stabilizator spredaj: zmanjšano zavijanje pri nizkih hitrostih, večji radij zavoja a zelo konstanten oprijem skozi celoten ovinek. Preprečuje zatikanje sprednjega dela in možnost prevračanja ali nenadnega prekrmarjenja.

Trši stabilizator zadaj: izboljšamo zavijanje tudi pri nizkih hitrostih. Na gladkih progah s tako nastavitvijo naredimo (power slide) drsenje preko obeh koles (Drift). Lahko nekoliko izboljša pospeševanje iz ovinkov.

Na sliki vidimo prednji stabilizator 1/10 nitro avtomobila, ki je nastavljiv v trdoti.

Rezila lahko postavimo pokonci (večja trdota) ali plosko (manjša trdota). Vse nastavitve vmes so možne!

Druga slika prikazuje zadnji stabilizator, ki mu lahko spreminjamo trdoto z dolžino na kateri je vpet (fine nastavitve) ali pa ga zamenjamo s stabilizatorjem druge trdote/premera.

Anti-Squat ''Počep''

Je kot na A-rokah na zadnjem delu avtomobila, glej sliko:

Kot se meri glede na spodnjo ploščo šasije. Njegov namen je preprečiti prekomeren ''počep'' avtomobila pri pospeševanju. Počep avtomobila pomeni, da ko pospešimo zadek stisne nižje k tlom.

Večji kot (Anti-Squat) pomeni več voznega oprijem na zadnji osi zaradi večjega pritiska na le-to med pospeševanjem, še posebej v prvi fazi pospeševanja. Prav tako dobimo nekoliko več zavijanja pod plinom saj zadek ne ''seda'' toliko, kar pomeni hitrejše reakcije avtomobila. Slaba stran pa je tendenca zadka avtomobila k nestabilnosti pri vhodu v ovinke. Zmanjšanje kota ima za posledico obraten učinek in sicer slabše zavijanje pod plinom in več oprijema zadaj, ko avto ne pospešuje več močno. Prav tako bo avtomobil imel večjo stabilnost pri vhodu v ovinke.

Prav tako je od te nastavitve odvisna sposobnost avtomobila absorbiranja udarcev in neravnin na pisti. Avtomobil, ki ima velik Avti-Squat bo med pospeševanjem na grbinasti pisti bolj poskakoval vendar med vožnjo v prostem teku bolje absorbiral grbine. Obratno velja za avto z manj Anti-Sqata, med pospeševanjem bolje absorbira grbine a v prostem teku slabše.

Anti-Dive ''Priklon''

Gre za nastavitev kota sprednjih A-rok, glej sliko:

Kot se meri glede na spodnjo ploščo šasije. Njegov namen je kontrolirati globino priklona in dviga šasije na sprednjem delu med pospeševanjem in zaviranjem. S to nastavitvijo lahko nadomestimo zamenjavo vzmeti, ker naredimo vzmetenje trše (večji kot) ali mehkejše (manjši kot). Pri prevelikem kotu prične avto pod-krmariti na vhodu v ovinke.

Nastavitve

Nitro cestni avtomobili povavadi nimajo možnosti te nastavitve medtem, ko je ta nastavitev v kategoriji 1/10 elektro praktično stalnica!

DIFERENCIAL

Je naprava, del katere so ponavadi zobniki (ni pa nujno saj vemo, da elektro avtomobili uporabljajo kroglične diferenciale). Sposoben je prenašati navor in rotacijo v treh smereh. Praktično vedno se uporablja na enega od navedenih načinov:

- imamo en input in dva outputa (v primeru RC avtomobila se moč prenaša preko jermena ali kardana na diferencial, ki ima dva izhoda, enega za vsako os);

- imamo dva inputa in en output.

Namen diferenciala

Kolesa na avtomobilu se vrtijo z različno hitrostjo, predvsem v ovinkih. Pri uporabi pen na RC avtomobilu pa tudi zaradi različnih premerov gum. Diferencial nam omogoča enakomerno obremenitev (navor) para koles pri različni hitrosti vrtenja le-teh. Pri avtomobilih brez diferenciala sta pogonski kolesi prisiljeni, da se vrtita z enako hitrostjo, v RC športu se kar pogosto uporablja tako imenovana fiksna os. Ko vozimo skozi ovinek notranje kolo prevozi krajšo pot kot zunanje kolo. Ker pri fiksni osi nimamo učinka diferenciala prihaja do zdrsa koles ''Slipa'' pri tem pa ali se notranje kolo vrti prehitro (''vrti v prazno'') ali pa zunanje prepočasi (zavira). To lahko ima za posledico težko ali nepredvidljivo obnašanje vozila. Seveda je tudi sam pogon bolj obremenjen, kar pomeni večjo obrabo pogonskih elementov ali celo možnost loma! Večja pa je tudi obraba gum.

Kot rečeno kolesi lahko prenašata le določen (enak) navor pri (različni) hitrosti. Navor, ki ga ''spravimo na cesto'' je odvisen od oprijema med podlago in gumo! Ta oprijem pa se lahko spreminja, predvsem zaradi strukture podlage in raznih dinamičnih obremenitev vozila.

PRIMER:

Imamo dve kolesi povezani z popolnoma odprtim diferencialom. Eno kolo je na asfaltu, drugo kolo na ledu. Oprijem kolesa na asfaltu je bistveno večji kot oprijem kolesa na ledu. Posledično kolo na ledu lahko prenaša na podlago bistveno manjši navor, kot kolo na asfaltu. Ko pospešimo je kolo na ledu hitro bolj obremenjeno kot pa zmore prenesti moči na podlago in se zato zavrti v prazno. S tem je šla moč na kolo, ki se vrti v prazno, kolo na asfaltu nima zadosti moči, da bi pospešilo vozilo. Ker obe kolesi lahko prenašata le enak navor je maksimalen navor omejen na kolo, ki prej zdrsne. Zato pri ''100%'' odprtem diferencialu spravimo na cesto manj moči, kot je imamo na voljo.

Filmček za lažjo predstavo:

Spomnite se, če ste kdaj zapeljali z osebnim avtom v blato in obtičali. Ko dodate plin se običajno eno kolo vrti v prazno drugo pa stoji nepremično. Zato ima Rally avto (in ostali dirkalni avtomobili) zaporo diferenciala, ki v takem primeru pomaga prenesti moč še na drugo kolo. Torej potrebujemo zaporo diferenciala oz. nastavljiv diferencial, ki omogoča prenos moči pred zdrsom enega od koles.

V RC športu se uporabljajo zobniški ali kroglični diferenciali. Njihovo zaporo lahko reguliramo in sicer zobniške polnimo z različnimi gostotami silikonskih olj, kroglične pa zategujemo z vijakom.

Zobniški diferencial in notranjost: