У нашій минулій статті ми обговорювали, як змусити автомобіль їздити швидше, покращуючи водія (вас!). У цій статті ми зануримося в деякі технічні деталі, що стосуються підвіски: як і чому вона змушує ваш автомобіль їхати швидше.
Одна з причин, по якій ми вибрали BMW замість Camaro або Corvette - це важливість для нас хорошої керованості. По крайней мере, я на це сподіваюся. І одна з речей, якими гарні BMW - це дійсно керованість. Але якщо так, чому ж люди подібні до мене або Карлу Букланда завжди змінюють свою підвіску, щоб отримати кращу керованість?
Для цього є дві причини: їхати швидше і отримувати більше задоволення. Хоч і кажуть, що гонки виграються на прямих, насправді всі аспекти приблизно рівні. Автомобіль, який проходить зигзаги трохи швидше, поставить менший час на колі. Що стосується задоволення, багато хто з нас люблять рульове з швидким відгуком, яке виходить в результаті посилення підвіски. Ми просто вважаємо, що таку машину цікавіше вести.
Ви запитаєте: що ж не так зі стандартною заводський підвіскою на моїй M3. Гарне питання. Інженери, які розробляли ваш автомобіль, повинні були врахувати безліч чинників і досягти багатьох цілей в реалізації проекту.
Для початку, автомобіль повинен бути безпечний. Оскільки BMW не може змусити вас здати водійський тест перед покупкою вашої сонячної M3, їм доводиться припустити, що не всі їх клієнти - чудові водії. Таким чином вони закладають в конструкцію невеликий understeer, щоб, якщо ви потрапите в неприємне становище, автомобіль був більш керований.
По-друге, автомобіль повинен бути комфортабельний. Тому на нього встановлюються відносно м'які пружини і амортизатори, щоб зберегти зручність їзди.
По-третє, автомобіль повинен мати конкурентноспроможну ціну, так що їм доводиться вибирати такий проект підвіски і її компоненти, які коштують не надто дорого.
Крім того, існує безліч інших чинників: від розміру моторного відсіку до кліренсу, простоти в обслуговуванні, довговічності шин. Все це повинно бути враховано при заключній компонуванні. Само собою зрозуміло, такий проект є компромісом.
Цього року BMW продасть 100.000 автомобілів, і більшість з них так і буде їздити на заводський підвісці 10 роками пізніше. Так що, все ж, дещо BMW робить правильно. Однак деяким з нас хочеться оптимізувати конструкцію для досягнення деяких певних цілей. Це - той момент, коли ми починаємо модифікувати нашу машину якимось непростим способом.
Кожен раз, модифікуючи свою підвіску для поліпшення керованості, ви укладаєте якусь "операцію". Зменшіть висоту підвіски, і ваш кліренс знизиться. В результаті досить скоро ви відірвете який-небудь моторошно дорогий шматок пластика від днища автомобіля. Збільште жорсткість амортизаторів, і м'якість поїздки вилетить у вікно. П'ять миль поганий дороги - і ваш зад буде хворіти як після 58-годинного сидіння на табуретці.
Одне з фундаментальних явищ при проходженні автомобілем повороту - перерозподіл ваги. В основному зовнішні по відношенню до повороту шини отримують більше навантаження, а внутрішні - меншу. Шини можуть витримувати ті чи інші бічні навантаження в точності пропорційно вертикальної навантаженні на них. Таким чином, перенесення ваги на зовнішню сторону означає, що відповідні шини можуть краще тримати машину на дорозі в повороті. На жаль, з внутрішніми шинами - ситуація протилежна. Причому втрата здатності утримувати бічне зусилля розвантаженими колесами більше, ніж поліпшення такої здатності у навантажених. Таким чином, в цілому перерозподіл ваги призводить до зниження бічного тертя шин. Це погано.
Незважаючи на те, що багато хто не вірить цьому, є всього дві речі, які можна зробити для зміни поперечного перерозподілу ваги. Можна або збільшити міжколісні відстань, або знизити центр ваги автомобіля. Величина перерозподілу ваги - функція розмірів трикутника, накресленого між цими трьома крапками спереду і ззаду автомобіля (тобто перед і зад можуть мати різні властивості перерозподілу ваги; це - важливий момент, до якого ми ще повернемося пізніше). Ви можете до певної межі збільшувати міжколісні відстань зарахунок переходу до більш широкої гумі, але зазвичай розміри кузова не дозволяють істотно збільшити цей параметр (тому Porsche зробив колись таку "жирну" 911, і тому Ferrari - настільки широкі). Більш легкий спосіб поліпшити золотий трикутник полягає в тому, щоб опустити автомобіль вниз, знизивши тим самим центр ваги.
Як ви можете знизити центр тяжіння? Як правило ви ставите коротші стійки. Це в свою чергу зменшує хід підвіски, зменшує кліренс, і, на деяких типах підвісок, збільшує негативний розвал, що ДОБРЕ, поки він не стане занадто великий - і тоді це буде ПОГАНО. Крім того, оскільки хід колеса скоротився, стійки повинні бути більш жорсткими, щоб запобігти більш коротку підвіску від частих ударів в обмежувач.
Скоротивши перерозподіл ваги, ми збільшили максимальну бокове навантаження, яку здатні витримати наші шини. Таким чином, ми збільшили максимальну теоретичну швидкість, з якою автомобіль здатний проходити поворот. У повороті з постійним радіусом автомобіль з меншим перерозподілом ваги почне бічне зісковзування при більшій швидкості. Такий автомобіль називається мають кращий поперечний баланс.
Однак, автомобіль може залишитися зовсім незбалансованим поздовжньо. В ідеалі добре мати розподіл ваги 50:50 між передньою і задньою осями, і заводська стандартна M3 - дуже близька до такого розподілу. Заміна стійок не змінює статичну вагу автомобіля, тому, навіть знизивши його, ми збережемо вихідне співвідношення 50/50. Але як тільки ваша M3 входить в поворот, розподіл ваги змінюється. У проект закладено understeer, пам'ятаєте? Як і спроектовано інженерами BMW, ви відчуєте результати поздовжнього перерозподілу ваги, яка є функцією відмінностей в бічній стійкості переднього і заднього мостів. Більш стійкий кінець автомобіля зможе передати більшу кількість ваги іншого кінця. Таким чином, якщо перед машини жорсткіше, ніж зад, то зад отримує більшу кількість ваги в повороті і, таким чином, краще чіпляється за дорогу. Це і називається understeer. ( "Чіпляється" - неправильне слово, тому що в дійсності мова повинна йти про кути ковзання і векторах сили. Насправді understeer - така ситуація, коли відношення кута ковзання до кута кочення для передніх коліс більше, ніж таке ж співвідношення для задніх).
Ну як, ви вже вловили ідею?
Поперечна стійкість залежить від багатьох речей. Жорсткість пружин, амортизаторів і поперечного стабілізатора - ось основні три фактори. Крім того, геометрія підвіски (кути нахилу стійок і т.п.) теж грають роль. Якщо ви робите задній міст більш жорстким щодо переднього (або пом'якшує передній щодо заднього) автомобіль буде відчувати менше understeer. У теорії "ідеальна" підвіска повинна зробити автомобіль нейтральним: така машина не відчуває ні understeer, ні oversteer на ідеальної кривої. Насправді гонщики люблять налаштовувати автомобіль або в одну, або в іншу сторону (я думаю, що я використовую 3-ю статтю, щоб обговорити - чому).
Маючи таку кількість змінних (жорсткість пружин, висота центру ваги, що гасить сила амортизаторів (як на розтяг, так і на стиск), жорсткість поперечних стабілізаторів. (Я не забув про шини?), Як можна визначити, яке "магічне" поєднання? Відповідь такий - немає ЖОДНОГО (почекайте 3-ої статті). Тим не менш, ви можете дещо зробити.
На цей рахунок існує безліч різних думок. Одні закликають до установки жорстких пружин і та м'яких стабілізаторів. Інші - за м'які пружини і товсті стабілізатори. Насправді я особисто люблю, коли пружини не жорсткіші, ніж вони повинні бути - тобто вони повинні бути такими, щоб підвіска майже, але не зовсім досягала обмежувача на самій здоровенною вибоїні даної траси. Пружини критичні для забезпечення здатності шин відповідати нерівностей дороги замість того, щоб перестрибувати через них. Коли ваше колесо знаходиться в повітрі, воно взагалі не має зчеплення з дорогою. Після того, як ви встановили пружини з мінімальною жорсткістю з усіх чотирьох сторін, ви регулюєте відносну жорсткість між передньою і задньою підвіскою. Потім ви балансіруете автомобіль за допомогою підбору жорсткості стабілізаторів.
Однак, це тільки для гонки. Для руху по вулиці, вам потрібні пружини не жорсткіше, ніж можна дозволити собі на дорогах, по яких ви зазвичай їздите. Пам'ятайте також, що стабілізатори стійкості - теж пружини (торсіонні). Чим жорсткіше ваш стабілізатор, тим сильніше залежність двох коліс: коли одне з них приходить в рух, інше, слід за ним.
Одне з рішень проблеми (я йшов до цього) - підвіска, що регулюється по висоті. Зазвичай це спеціальні опори пружин з нарізкою.
Останнє краще, так як це дозволяє вам опускати обидва кінці автомобіля незалежно, а також регулювати розподіл ваги по кутах. Це - процес балансування автомобіля між правим переднім і лівим заднім, між правим заднім, і лівим переднім колесами. Автомобіль, незбалансований діагонально, буде погано поводитися саме тоді, коли вам найменше цього хочеться. Це також дозволить вам розподілити вагу для специфічної настройки на конкретну трасу. Принцип простий: підйом заднього правого кута збільшує вагу лівого переднього, і навпаки. І т.д.
Все це приводить нас до висновку 2-ї статті: яким же чином нам вирішити, що робити? У вас два вибори. Ви можете встановити готовий "пакет", або винаходити його самостійно. Пакет - повна підвіска якоїсь фірми, наприклад Dinan або якийсь ще. Вони підбирають комбінацію пружин, амортизаторів та стабілізаторів для конкретного автомобіля, і запевняють, що все це разом буде працювати добре. Поки ваша мета в налаштуванні машини точно збігається з цілями, які вони ставили при добірці даного пакета, це задовольнить вас. Альтернатива - свій власний пакет. Ви починаєте з готового пакету і міняєте деталі, або просто починаєте з нуля і самі підбираєте пружини, амортизатори і стабілізатори. Це дорого, забирає багато часу і потенційно небезпечно при випробуванні нової настройки на трасі. Кращий спосіб самостійно налаштовувати підвіску полягає в тому, щоб працювати так само, як тюнінгові фірми: забезпечте собі якомога більше настроюються вузлів. Якщо у вас стоять настроюються поперечні стабілізатори, ви можете спробувати різну жорсткість без необхідності весь час купувати нові стабілізатори. У цьому сенсі амортизатори Koni краще, ніж Bilstein: вони настроюється. Поки що ніхто не придумав настроюються пружин, але регульовані упори дають майже такий же ефект. Зазвичай вони дозволяють підвищувати або знижувати підвіску з досить маленьким кроком для точного регулювання.
Ми ще не поговорили все ж про регулюванню підвіски і про гумі. Також ми не говорили про те, чому автомобіль, який сьогодні ідеально слухається, може стати кошмаром завтра. І чому люди хвилюються про температуру шин. Я спробую розповісти про все це далі.