p.s. adesso ho daffare. ma in mattinata spero di partire con lo spiegometro del centro di rollio.
La sospensione dell'autoveicolo - approfondimenti
- Autore discussione yugs
- Data d'inizio
alfistavero":1a7g3gd3 ha detto:
"Collega" mi sembra un parolone, vista la tua competenza in materia... diciamo che forse abbiamo un esame universitario in comune...
Per quanto riguarda le puntualizzazioni, mi pare che il 'pubblico' che segue il topic se la stia già cavando alla grande. In ogni caso continuo a leggere...
Buona giornata a tutti.
Diabolik":2l33vw6b ha detto:
è questa la fantomatica "rigidità torsionale", no?
immagino che la cassa possa comportarsi proprio come una molla a torsione, più o meno rigida...
immagino che il prof ne parlerà al momento opportuno :asd)
Il momento di rollio del corpo vettura consiste di 2 componenti:
1- La componente di momento di rollio centrifugo attorno al centro di rollio (generato cioè dalla forza centrifuga che nasce in conseguenza del fatto che sto percorrendo la curva), definito come F a cioè il prodotto della forza centrifuga moltiplicata per la distanza a tra il baricentro (punto di applicazione delle forze inerziali, che da adesso definiremo come CG) e il centro di rollio (CR) e
2- Il momento trasversale di spostamento dovuto al fatto che la massa sospesa è ruotata rispetto al centro di rollio e quindi si è messa a generare un momento. Guardate bene il disegno che ho postato venerdì: in alto a destra vedrete uno schemino, che adesso ripropongo qui ingrandito, così lo vedete meglio. Questo momento trasversale vale, per ragioni trigonometriche: w a tan θ (la lettera greca theta, θ, indica l’angolo formato dallo spostamento del CG). Approssimando “a meno di infinitesimi di ordine superiore” (ossia, spannometricamente, cioè da ingegneri), ottengo w a θ. In generale, θ è relativamente piccolo e commettiamo un piccolo errore se lo tralasciamo.
Quindi, il momento totale risulta:
M = F a + w a θ = (F + w θ) a
La somma di questo due contributi è compensata dalla reazione degli elementi elastici della ssopensione in proporzione della loro rigidezza torsionale all’avantreno e al retrotreno.
La rigidezza torsionale è definita come il momento di rollio necessario per far ruotare (rollare ) di 1 grado la scocca; cioè come il rapporto tra la coppia di rollio e l’angolo (di rollio) di cui rolla (ruota) la scocca.
S = M / θ
Ora, se Sa e Sp sono rispettivamente la rigidezza di rollio anteriore e posteriore, la frazione (percentuale) di rigidezza di rollio anteriore sarà definita come:
Sa perc = Sa / (Sa + Sp)
E la frazione (la percentuale) di rigidezza di rollio per il posteriore sarà
Sp perc = Sp / (Sa + Sp)
1- La componente di momento di rollio centrifugo attorno al centro di rollio (generato cioè dalla forza centrifuga che nasce in conseguenza del fatto che sto percorrendo la curva), definito come F a cioè il prodotto della forza centrifuga moltiplicata per la distanza a tra il baricentro (punto di applicazione delle forze inerziali, che da adesso definiremo come CG) e il centro di rollio (CR) e
2- Il momento trasversale di spostamento dovuto al fatto che la massa sospesa è ruotata rispetto al centro di rollio e quindi si è messa a generare un momento. Guardate bene il disegno che ho postato venerdì: in alto a destra vedrete uno schemino, che adesso ripropongo qui ingrandito, così lo vedete meglio. Questo momento trasversale vale, per ragioni trigonometriche: w a tan θ (la lettera greca theta, θ, indica l’angolo formato dallo spostamento del CG). Approssimando “a meno di infinitesimi di ordine superiore” (ossia, spannometricamente, cioè da ingegneri), ottengo w a θ. In generale, θ è relativamente piccolo e commettiamo un piccolo errore se lo tralasciamo.
Quindi, il momento totale risulta:
M = F a + w a θ = (F + w θ) a
La somma di questo due contributi è compensata dalla reazione degli elementi elastici della ssopensione in proporzione della loro rigidezza torsionale all’avantreno e al retrotreno.
La rigidezza torsionale è definita come il momento di rollio necessario per far ruotare (rollare ) di 1 grado la scocca; cioè come il rapporto tra la coppia di rollio e l’angolo (di rollio) di cui rolla (ruota) la scocca.
S = M / θ
Ora, se Sa e Sp sono rispettivamente la rigidezza di rollio anteriore e posteriore, la frazione (percentuale) di rigidezza di rollio anteriore sarà definita come:
Sa perc = Sa / (Sa + Sp)
E la frazione (la percentuale) di rigidezza di rollio per il posteriore sarà
Sp perc = Sp / (Sa + Sp)
Detto questo,
torniamo alla nostra figura. La forza centrifuga F, che si genera in conseguenza del fatto che sto percorrendo una curva, agisce sul CG posto all’altezza h da terra. A tale forza si oppone la reazione dei 4 pneumatici F1, F2, F3, F4.
Si genera una coppia di ribaltamento pari al prodotto della forza centrifuga F per la distanza da terra di CG h: F h.
Questo fatto determina un trasferimento di carico W, dalle ruote interne alla curva a quelle esterne, che dipende dalla larghezza della carreggiata.
Il trasferimento di carico, come abbiamo già detto, vale dunque:
W = F h / t
dove t è la carreggiata.
Attenzione bene a quello che sto per dire adesso.
L’altezza del baricentro, h, è la somma di 2 (DUE!!!!!) componenti: la distanza dal suolo del CR (b) e la distanza tra il CG e il CR (a)
Quindi, il momento di rollio TOTALE, che è pari a F h, può essere visto come la somma di due contributi
1) F a dovuto al momento di rollio che fa ruotare la cassa attorno al CR e
2) F b dovuto al momento di rollio che si scarica sulle sospensioni
Guardate che questo fatto è IMPORTANTISSIMO
fate riferimento a questo disegno qui sotto
torniamo alla nostra figura. La forza centrifuga F, che si genera in conseguenza del fatto che sto percorrendo una curva, agisce sul CG posto all’altezza h da terra. A tale forza si oppone la reazione dei 4 pneumatici F1, F2, F3, F4.
Si genera una coppia di ribaltamento pari al prodotto della forza centrifuga F per la distanza da terra di CG h: F h.
Questo fatto determina un trasferimento di carico W, dalle ruote interne alla curva a quelle esterne, che dipende dalla larghezza della carreggiata.
Il trasferimento di carico, come abbiamo già detto, vale dunque:
W = F h / t
dove t è la carreggiata.
Attenzione bene a quello che sto per dire adesso.
L’altezza del baricentro, h, è la somma di 2 (DUE!!!!!) componenti: la distanza dal suolo del CR (b) e la distanza tra il CG e il CR (a)
Quindi, il momento di rollio TOTALE, che è pari a F h, può essere visto come la somma di due contributi
1) F a dovuto al momento di rollio che fa ruotare la cassa attorno al CR e
2) F b dovuto al momento di rollio che si scarica sulle sospensioni
Guardate che questo fatto è IMPORTANTISSIMO
fate riferimento a questo disegno qui sotto
Allegati
Vediamo di analizzare i due contributi.
Analizziamo prima quella parte di momento di rollio che fa ruotare la cassa attorno al CR. Cioè, analizziamo il contributo F a
Questo momento è quello che produce il rollio (quello che voi sentite) della cassa. Questo è il momento di rollio che fa ruotare la carrozzeria; che apprezzate quando state guidando; che avvertite; di cui vi lamentate; che vedete nelle foto delle macchine che stanno facendo una curva.
Questa coppia di rollio viene controbilanciata dalle forze elastiche generate dalle sospensioni, dalle molle.
Ora, se guardiamo la figura qui sotto, vediamo che la compressione (da una parte) e l’estensione (dalla parte opposta) generano una coppia di reazione che si oppone alla coppia di rollio e vale, nel caso della nostra figura, R t dove t è la carreggiata. Quinid, ad una certa velocità di percorrenza di curva, cioè ad una certa accelerazione trasversale, si genererà una forza centrifuga F che genererà un momento di rollio una parte del quale (quello che stiamo adesso analizzando) fa ruotare la scocca.
Ora, mi sembra chiaro che, se riduciamo il braccio a (cioè la distanza tra il CG e il CR), riduciamo naturalmente anche il conseguente momento (di ribaltamento). Al limite, se annulliamo a, cioè se facciamo coincidere CG col CR, il momento si annulla. E questo è possibile: basta posizionare correttamente i bracci della sospensione. Però, nessuno lo fa. Perché?
attendo vostre risposte (sensate, per favore)
Analizziamo prima quella parte di momento di rollio che fa ruotare la cassa attorno al CR. Cioè, analizziamo il contributo F a
Questo momento è quello che produce il rollio (quello che voi sentite) della cassa. Questo è il momento di rollio che fa ruotare la carrozzeria; che apprezzate quando state guidando; che avvertite; di cui vi lamentate; che vedete nelle foto delle macchine che stanno facendo una curva.
Questa coppia di rollio viene controbilanciata dalle forze elastiche generate dalle sospensioni, dalle molle.
Ora, se guardiamo la figura qui sotto, vediamo che la compressione (da una parte) e l’estensione (dalla parte opposta) generano una coppia di reazione che si oppone alla coppia di rollio e vale, nel caso della nostra figura, R t dove t è la carreggiata. Quinid, ad una certa velocità di percorrenza di curva, cioè ad una certa accelerazione trasversale, si genererà una forza centrifuga F che genererà un momento di rollio una parte del quale (quello che stiamo adesso analizzando) fa ruotare la scocca.
Ora, mi sembra chiaro che, se riduciamo il braccio a (cioè la distanza tra il CG e il CR), riduciamo naturalmente anche il conseguente momento (di ribaltamento). Al limite, se annulliamo a, cioè se facciamo coincidere CG col CR, il momento si annulla. E questo è possibile: basta posizionare correttamente i bracci della sospensione. Però, nessuno lo fa. Perché?
attendo vostre risposte (sensate, per favore)
alfistavero":35tfx8sy ha detto:
Io direi: perché questo momento, facendo ruotare la cassa intorno al CR, genera una percezione utile ad informare il guidatore sullo "stato" della vettura nelle varie fasi della curva. Se questo è vero, causa momento nullo risulterebbe ad esempio (molto) più difficile percepire l'approssimarsi del limite di tenuta trasversale e, ancora più importante, la rapidità con cui esso si approssima...
Un po' di nebbia da diradare.
Abbiamo detto che il trasferimento di carico NON dipende dalla posizione del centro di rollio ma solo da F, h (che e' a+b) e t.
Abbiamo detto che il momento di rollio totale e' costituito da due componenti: una che dipende da F e a, e una che dipende da R e t.
R e' genrata dal rollio e va a controbilanciare il rollio stesso.
Se non ho rollio non ho R.
Ma ho comunque trasferimento di carico.
Continua a frullarmi in testa il fatto (letto a proposito delle barre) che meno rollio = piu' trasferimento di carico, ma non ricordo bene il discorso...
Abbiamo detto che il trasferimento di carico NON dipende dalla posizione del centro di rollio ma solo da F, h (che e' a+b) e t.
Abbiamo detto che il momento di rollio totale e' costituito da due componenti: una che dipende da F e a, e una che dipende da R e t.
R e' genrata dal rollio e va a controbilanciare il rollio stesso.
Se non ho rollio non ho R.
Ma ho comunque trasferimento di carico.
Continua a frullarmi in testa il fatto (letto a proposito delle barre) che meno rollio = piu' trasferimento di carico, ma non ricordo bene il discorso...
E l'altra parte di questo momento cosa fa?alfistavero":2mv6tr63 ha detto:
Compensa il momento Rt ?
Se annullo la distanza tra CR e CG, non avro' momento di rollio, quindi CREDO che non avro' ne' la prima parte ne' la seconda.
Credo di averne dette abbastanza, aspetto le istruttive bacchettate.
GIUSTO: un minimo di coppia di rollio è sempre auspicabile (un minimo….eh) perché ciò consente al guidatore di “avvertire” l’approssimarsi del limite della vettura.
Guardate, sono stati fatti parecchi prototipi di veicoli che, in curva, s’inclinavano verso l’interno (come il treno “pendolino”): di sicuro, c’è un prototipo di Sbarro e molti studi sono stati fatti dalla Mercedes. Ma anche da tante altre case automobilistiche. Solo che TUTTI i prototipi presentavano il medesimo inconveniente: al guidatore mancava il “feeling” con la strada; semplicemente, non avvertivano il raggiungimento del limite. E questa è una condizione estremamente pericolosa: il guidatore deve percepire sempre il rollio perché ciò gli restituisce un feed back dell’approssimarsi del limite di aderenza. Quindi, se il CR e il CG coincidono, non ci sono indicazioni, per il guidatore, che le forze trasversali che agiscono sul corpo vettura stanno approssimandosi al limite di aderenza (dei pneumatici). Di conseguenza, le sospensioni il cui CR coincide con il CG possono arrivare al limite di aderenza dei pneumatici senza prima “avvertire” il conducente che si sta avvicinando ad una situazione di rischio. Quindi, il CR DEVE essere sempre separato (cioè ad una certa distanza) dal CG.
Questo è IL primo contributo dovuto al trasferimento di carico.
Guardate, sono stati fatti parecchi prototipi di veicoli che, in curva, s’inclinavano verso l’interno (come il treno “pendolino”): di sicuro, c’è un prototipo di Sbarro e molti studi sono stati fatti dalla Mercedes. Ma anche da tante altre case automobilistiche. Solo che TUTTI i prototipi presentavano il medesimo inconveniente: al guidatore mancava il “feeling” con la strada; semplicemente, non avvertivano il raggiungimento del limite. E questa è una condizione estremamente pericolosa: il guidatore deve percepire sempre il rollio perché ciò gli restituisce un feed back dell’approssimarsi del limite di aderenza. Quindi, se il CR e il CG coincidono, non ci sono indicazioni, per il guidatore, che le forze trasversali che agiscono sul corpo vettura stanno approssimandosi al limite di aderenza (dei pneumatici). Di conseguenza, le sospensioni il cui CR coincide con il CG possono arrivare al limite di aderenza dei pneumatici senza prima “avvertire” il conducente che si sta avvicinando ad una situazione di rischio. Quindi, il CR DEVE essere sempre separato (cioè ad una certa distanza) dal CG.
Questo è IL primo contributo dovuto al trasferimento di carico.
Poi, c’è il secondo contributo.
Quello definito dalla relazione F b, dove b è la distanza del CR dal terreno.
Questo contributo definisce nient’altro che la parte di trasferimento di carico che si “scarica” DIRETTAMENTE sui bracci delle sospensioni e, da qui, ai pneumatici.
Questo contributo NON è controbilanciato, pertanto, dalla reazione delle olle delle sospensioni ma si trasferisce direttamente sulle ruote. Pertanto, è assolutamente poco smorzato (perché NON posso smorzarlo in qualche modo, se non con le ruote. E basta) e, pertanto, non posso “lavorarci” sopra. Sono solo costretto a subirlo.
Quello definito dalla relazione F b, dove b è la distanza del CR dal terreno.
Questo contributo definisce nient’altro che la parte di trasferimento di carico che si “scarica” DIRETTAMENTE sui bracci delle sospensioni e, da qui, ai pneumatici.
Questo contributo NON è controbilanciato, pertanto, dalla reazione delle olle delle sospensioni ma si trasferisce direttamente sulle ruote. Pertanto, è assolutamente poco smorzato (perché NON posso smorzarlo in qualche modo, se non con le ruote. E basta) e, pertanto, non posso “lavorarci” sopra. Sono solo costretto a subirlo.
Allegati
Tra l’altro, proprio questo contributo è all’origine della cosiddetta jacking force, che è la forza di sollevamento che fa alzare la ruota interna alla curva.
Guardate questo disegno
Supponiamo che la stessa auto abbia la possibilità di disporre di 2 tipi di sospensioni con CR a due differenti altezze.
Nell’auto in cui il CR è più alto da terra, la jacking force è più elevata.
Nell’auto in cui il CR è più basso, la jacking force è più piccola.
La jackin force è la forza che tende a far sollevare la ruota interna.
chiedo scusa per il disegno fatto col culo. in realtà, la jaking force NON sarebbe proprio verticale....adesso vedo se riesco a trovare qualche disegno fatto meglio di come riesco a fare io in velocità....
Guardate questo disegno
Supponiamo che la stessa auto abbia la possibilità di disporre di 2 tipi di sospensioni con CR a due differenti altezze.
Nell’auto in cui il CR è più alto da terra, la jacking force è più elevata.
Nell’auto in cui il CR è più basso, la jacking force è più piccola.
La jackin force è la forza che tende a far sollevare la ruota interna.
chiedo scusa per il disegno fatto col culo. in realtà, la jaking force NON sarebbe proprio verticale....adesso vedo se riesco a trovare qualche disegno fatto meglio di come riesco a fare io in velocità....
