Nedotáčivost a přetáčivost - Understeer and oversteer

Znázornění nedotáčivosti.
Nedotáčivost: auto se dostatečně netočí a vyjíždí ze silnice
Znázornění přetáčivosti.
Přetáčivost: auto zatáčí ostřeji, než bylo zamýšleno, a mohlo by se dostat do vývrtky

Nedotáčivost a přetáčivost jsou termíny dynamiky vozidla používané k popisu citlivosti vozidla na řízení. Přetáčivost je to, co se stane, když auto zatáčí (řídí) o více, než kolik nařídil řidič. Naopak nedotáčivost je to, co nastane, když auto řídí méně, než kolik přikazuje řidič.

Automobiloví inženýři definují nedotáčivost a přetáčivost na základě změn úhlu řízení spojených se změnami příčného zrychlení v rámci řady zkoušek kruhového otáčení v ustáleném stavu. Nadšenci automobilů a motoristického sportu často používají terminologii obecněji v časopisech a blozích k popisu reakce vozidla na řízení při různých manévrech.

Terminologie dynamiky vozidla

Standardní terminologie používaná k popisu nedotáčivosti a přetáčivosti jsou definovány Společností automobilových inženýrů (SAE) v dokumentu J670 a Mezinárodní organizací pro normalizaci (ISO) v dokumentu 8855. Podle těchto výrazů je nedotáčivost a přetáčivost založeny na rozdílech v ustáleném stavové podmínky, kdy vozidlo sleduje dráhu konstantního poloměru konstantní rychlostí s konstantním úhlem volantu, na rovném a rovném povrchu.

Nedotáčivost a přetáčivost jsou definovány gradientem nedotáčivosti (K), který je měřítkem toho, jak se řízení potřebné pro stálou zatáčku mění v závislosti na bočním zrychlení. Řízení ustálenou rychlostí je přirovnáváno k řízení, které by bylo potřeba pro sledování stejné kruhové dráhy při nízké rychlosti. Řízení s nízkou rychlostí pro daný poloměr zatáčky se nazývá Ackermannův volant . Vozidlo má pozitivní sklon nedotáčivosti, pokud se rozdíl mezi požadovaným řízením a Ackermannovým řízením zvyšuje s ohledem na přírůstkové zvýšení příčného zrychlení. Vozidlo má negativní sklon, pokud se rozdíl v řízení zmenšuje s ohledem na přírůstkové příčné zrychlení.

Nedotáčivost a přetáčivost jsou formálně definovány pomocí přechodu „K“. Pokud je K kladné, vozidlo vykazuje nedotáčivost; pokud je K záporné, vozidlo vykazuje přetáčivost; pokud je K nula, je vozidlo neutrální.

K určení gradientu nedotáčivosti lze použít několik testů: konstantní poloměr (opakované testy při různých rychlostech), konstantní rychlost (opakované testy s různými úhly řízení) nebo konstantní řízení (opakované testy při různých rychlostech). Formální popisy těchto tří druhů testování poskytuje ISO. Gillespie se podrobně věnuje dvěma metodám měření.

Výsledky závisí na typu testu, takže pouhé udání hodnoty deg/g nestačí; je také nutné uvést typ postupu použitého k měření gradientu.

Vozidla jsou ze své podstaty nelineární systémy a je normální, že se K mění v rozsahu testování. Je možné, že vozidlo v některých podmínkách vykazuje nedotáčivost a v jiných přetáčivost. Proto je nutné při hlášení charakteristik nedotáčivosti/přetáčivosti určit rychlost a příčné zrychlení.

Příspěvky k přechodu nedotáčivosti

Mnoho vlastností vozu ovlivní nedotáčivost gradientu, včetně tuhosti v zatáčkách pneumatiky, převýšením tah , boční síla shody vola, Naklápěcí točivý moment , boční přenosu váhy a dodržování v systému řízení. Rozložení hmotnosti ovlivňuje normální sílu na každou pneumatiku a tím i její přilnavost. Tyto jednotlivé příspěvky lze identifikovat analyticky nebo měřením v Bundorfské analýze .

Jednoduché porozumění charakteristikám ovládání v reálném světě

Zatímco velká část tohoto článku je zaměřena na empirické měření gradientu nedotáčivosti, tato část se zaměřuje na výkon na silnici.

Nedotáčivost lze typicky chápat jako stav, kdy v zatáčkách začínají přední pneumatiky prokluzovat jako první. Protože přední pneumatiky prokluzují a zadní pneumatiky mají přilnavost, vozidlo se bude otáčet méně, než kdyby všechny pneumatiky měly přilnavost. Protože množství zatáčení je menší, než by tomu bylo v případě, že by všechny pneumatiky měly trakci, je to známé jako nedostatečné řízení.

Opak je pravdou, pokud zadní pneumatiky nejprve přeruší trakci. Přední pneumatiky budou i nadále příčně zrychlovat přední část vozidla a obkreslovat kruh. Zadní pneumatiky budou mít tendenci pokračovat podél tangenty tohoto kruhu, ale nemohou, protože jsou připevněny k přední části vozu, který má stále trakci. Výsledkem je, že zadní pneumatiky se budou otáčet směrem ven vzhledem k přední části vozidla. Tím se vozidlo otočí dovnitř zatáčky. Pokud se úhel řízení nezmění (tj. Volant zůstane ve stejné poloze), pak přední kola vystopují menší a menší kruh, zatímco zadní kola se budou nadále houpat kolem přední části vozu. To se děje, když se auto ‚roztočí‘. Vůz náchylný k přetáčivosti je někdy znám jako 'šťastný ocas', protože ve způsobu, jakým pes šťastně vrtí ocasem, je běžným problémem vozidel s negativním k rybaření .

Automobilu se říká neutrál, když přední a zadní pneumatika ztratí trakci současně. To je žádoucí, protože zatímco vozidlo může klouzat směrem ven z zatáčky, zachovává účinný úhel řízení nastavený řidičem. Díky tomu je „bezpečnější“ jízda v blízkosti mezních podmínek trakce, protože výsledek porušení trakce je předvídatelnější.

Při jízdě v reálném světě (kde se rychlost i poloměr otáčení mohou neustále měnit) ovlivňuje rozdělení trakce a sklon k přetáčivosti nebo nedotáčivosti několik dalších faktorů. Ty lze primárně rozdělit na věci, které ovlivňují rozložení hmotnosti na pneumatiky a další třecí zatížení na každou pneumatiku.

Rozložení hmotnosti vozidla v klidovém stavu ovlivní ovladatelnost. Pokud se těžiště posune blíže k přední nápravě, má vozidlo kvůli citlivosti zatížení pneumatiky tendenci k nedotáčivosti . Když je těžiště směrem k zadní části vozidla, má zadní náprava tendenci vyklouzávat, což je přetáčivé. Přenos hmotnosti je nepřímo úměrný směru a velikosti zrychlení a je úměrný výšce těžiště. Při brzdění se přenáší hmotnost na přední a zadní pneumatiky mají menší trakci. Při zrychlování se hmotnost přenese na zadní část a sníží trakci předních pneumatik. V extrémních případech se přední pneumatiky mohou úplně zvednout ze země, což znamená, že na zem nelze přenést žádný vstup řízení.

Pneumatiky musí kromě bočních sil otáčení přenášet na zem také síly zrychlení a brzdění. Tyto vektory se sčítají a pokud nový vektor překročí maximální statickou třecí sílu pneumatiky v libovolném směru, pneumatika proklouzne. Pokud má vozidlo s pohonem zadních kol dostatek síly na roztočení zadních kol, může kdykoli zahájit přetáčivost vysláním dostatečného výkonu motoru na kola, která se roztočí. Jakmile je trakce přerušena, mohou se relativně volně houpat do strany. Při brzdění je více práce obvykle prováděno předními brzdami. Pokud je toto předpětí příliš velké, mohou přední pneumatiky ztratit trakci a způsobit nedotáčivost.

Zatímco rozložení hmotnosti a geometrie odpružení mají v testu ustáleného stavu největší vliv na měřený gradient nedotáčivosti, rozdělení výkonu, předpětí brzd a přenos hmotnosti vpředu a vzadu také ovlivní, která kola v mnoha reálných scénářích nejprve ztratí trakci.

Mezní podmínky

Když je nedotáčivý vůz vyveden na hranici přilnavosti pneumatik, kde již není možné zvýšit příčné zrychlení, vozidlo pojede po dráze s poloměrem větším, než bylo zamýšleno. Přestože vozidlo nemůže zvýšit příčné zrychlení, je dynamicky stabilní.

Když je vozidlo s přetáčivostí přeneseno na mez přilnavosti pneumatik, stane se dynamicky nestabilní se sklonem k vybočení . Přestože je vozidlo v řízení s otevřenou smyčkou nestabilní, zkušený řidič může udržovat kontrolu za bodem nestability pomocí protisměru a/nebo správného použití plynu nebo dokonce brzd; toto lze označit jako unášení .

Související opatření

Gradient nedotáčivosti je jedním z hlavních opatření charakterizujících chování v zatáčkách v ustáleném stavu. Podílí se na dalších vlastnostech, jako je charakteristická rychlost (rychlost u nedotáčivého vozidla, kde úhel řízení potřebný k vyjetí zatáčky je dvojnásobek úhlu Ackermanna), zesílení bočního zrychlení (g/deg), zesílení rychlosti stáčení (1/s) , a kritická rychlost (rychlost, kde přetáčivé vozidlo má nekonečné zesílení příčného zrychlení).

Reference