En del av oss strävar efter bättre kurvtagningsprestanda, andra vill bara ha ett lågbilsutseende. Men oavsett varför du vill ändra din bils körhöjd, så vill du veta vad rullningscentrum är innan du börjar bråka.
Det finns många metoder för att få lite extra fart (den enklaste är att bara få bättre däck), eller så kan vi gå så långt som att montera sänkta fjädrar eller till och med eftermarknadscoilover-fjädring på våra bilar. Vanlig visdom säger att det alltid är bättre att sänka en bil, eller hur? Tja, inte precis. Rullcentrum är det osynliga gångjärnet på vilket bilens hela dynamik rör sig.
Huvudargumentet jag hör citeras för att sänka en bils körhöjd (förutom att det ser coolt ut) är att det sänker tyngdpunkten, vilket visst gör det. Vanligtvis kommer sänkta fjädrar eller coilovers också att vara styvare, vilket hjälper bilen att rulla (eller luta) mindre i kurvor. På pappret är det jättebra! Men i verkligheten är det inte riktigt så enkelt. När du sänker en bil bråkar du med en känslig balans som fjädringsingenjörerna strävade efter när de designade saken.
Fordonsingenjörer, de smarta boffinerna som de är, vet exakt hur mycket karossen kommer att rulla i svängar, hur mycket fjädring det finns, tyngdpunkten längs hela bilens ryggrad och vad fjädringen kommer att geometriskt och mekaniskt göra över gupp och olika åkhöjder. Vi kan fysiskt se kontrollarmarna, bussningarna, lederna genom vilka alla upphängningsarmar lätt rör sig. Det finns en extra dimension till komplexiteten i det eftersom bilens fyra hörn inte fungerar oberoende av varandra. Nej, inte svängningsstänger, utan rullcentrum, omedelbara centreringar och rullningsaxeln är upphängningens osynliga magi.
Så, vad är roll center? I grund och botten är det punkten i rymden som bilkroppen roterar runt. Det finns två rollcenter i de flesta bilar; den främre fjädringen och den bakre fjädringen. Tillsammans bildar de vad som kallas en rullaxel; en linje dragen genom de två valscentrumen. Låt oss nu fokusera på vad som får en roll-center och instant center att hända.
Som med allt geometriskt kommer vi att rita några linjer. Du kan beräkna rullningscentrum för även din bil med lite enkel matematik. Du kommer att rita sju linjer totalt för båda sidor av upphängningen. Börja med att rita en vertikal linje som anger bilens mitt. Därifrån kommer jag att använda en grov uppskattning av en MacPherson fjäderbensupphängning, en vanlig installation för de flesta moderna bilar.
Din viktigaste linje kommer att vara den linje du drar från kontrollarmarna. I grund och botten, rita en linje som går genom de inre och yttre kontrollarmslederna och förläng den linjen ut inåt från däcket. Den här linjen är ditt ankare för resten av rullningscentrumet eftersom vinkeln på kontrollarmen/armarna avgör hur bilen kommer att rulla.
Från det kommer vi att dra en annan linje. Med denna MacPherson-staguppställning kommer du att rita en linje exakt vinkelrät (eller 90 grader) mot stagaxeln. Du skulle inte märka det normalt, men fjäderben är faktiskt lutade in mot mitten av bilen av andra fjädringsskäl som har mer att göra med styrning. Hur som helst, vi drar den linjen tills den möter din andra linje från kontrollarmen. Nu har vi ett omedelbart centrum. Nej, inte en rollcenter än. Och ja, det är normalt att instant center är utanför hjulet.
Vi kommer att göra samma sak på andra sidan av upphängningen så vi har två omedelbara centra. Med det kan vi nu rita de två sista linjerna som kommer att berätta vårt valscentrum. Du kommer att dra en linje från mitten av däcket till mitten av varje sida. Där de två linjerna skär varandra i mitten är ditt rullcentrum.
Nu när matematiken har gjorts för att hitta rullens centrum kan vi förstå varför det är viktigt. Rullcentrum och ögonblickscentrum är inte fasta virtuella punkter, de förändras faktiskt ständigt när fjädringen rör sig genom sitt slag, och speciellt när bilens kaross lutar.
Rullcentrum har en nära relation till tyngdpunkten som vi nämnde tidigare. I grund och botten försöker de flesta fjädringsingenjörer att få rullcentrum och tyngdpunkten så nära varandra som möjligt utan att kompromissa med fjädringens fysiska geometri. Ingenjörsstriden håller på att få tyngdpunkten tillräckligt låg för att möta rullningscentrumet när bilen är klar så att upphängningsarmarna kan arrangeras på ett naturligt, jämnt sätt.
Fordonsteknik för gatubilar är full av kompromisser. Detta förhållande mellan rullcentrum och tyngdpunkt blir en av de stora kompromisserna med upphängningsdesign. Ibland har bilar läckra geometrier och rullcentrum för att kompensera för en alltför hög tyngdpunkt. Detta är också en stor anledning till att bilar som Subaru BRZ hanterar utomordentligt bra; de har en exceptionellt låg tyngdpunkt, vilket gör det mycket lättare att ta reda på valscentrum och annan geometri. Det är ett av de viktigaste förhållandena inom fordonsdynamik, lika viktigt som camber, caster och tå.
Praktiskt sett finns det ett visst utbud på eftermarknaden för avancerade delar för upphängning. Det är inte vanligt, och generellt sett är det bara för bilar som spårråttor älskar:tänk EG/EK Civic, S2000, 350Z, Miatas, Toyobaru tvillingar, liknande. Dessa typer av bilar kommer att ha kit för justering av rullcentrum, vanligtvis faktiska distanser eller anpassade kulleder. Se upp för vissa delar som påstår sig vara rullcentrumjusterare, men som faktiskt bara är skräp. Om justeraren inte flyttar den nedre kulleden i förhållande till navet, är det en dud.
Vi andra med konstiga bilar kommer att behöva justera roll center med coilovers och lite grundläggande praktisk matematik. Jag kanske kommer att göra en gör-det-själv i framtiden, men för tillfället finns din primer på den stora osynliga delen av din upphängning. Sänk inte dina bilar för mycket, och var medveten om vad som händer när du gör det! Under tiden ska jag ta reda på ett system för att mäta rullcentrum på din uppfart, håll utkik.
Har du ett tips? Skicka oss ett meddelande:[email protected]
