תכנון מתלה קדמי נפרד(זרועות A) כתחליף לזרועות נגררות.

[elitkh]

אני מעוניין לתכנן מתלה קדמי נפרד במקום מתלה חיפושית שקיים בבאגי כיום.
1) האם מישהו ביצע דבר כזה ויכול לתת לי תמונות ואולי גם שרטוטים של הבניה?
2) שאלה בסיסית: בקישור הבא למשל ניתן לראות מתלה קדמי :http://www.sandsmuseum.com/cars/elise/thecar/suspension/index.html
האם כתוצאה מתנועת המתלה למעלה ולמטה לא נגרם צידוד הגלגלים ימינה ושמאלה? כלומר: ה STEERING ARM מבצע תנועה קשתית במרחב ולמעשה מתרחק ומתקרב אל השלדה. האם ואיך יש לבנות את מנגנון ההיגוי כדי שיפצה על תנועה זו? איך נפתרת הבעיה הזו במתלים כמו מק-פירסון או מתלה של שתי זרועות כמו של טנדר פורד?
3) אני מתכנן להשתמש במיסבי קצה ולא בבוקסות (בחיבור של הזרועות לשלדה) איך עדיף למקם את המיסבים? כאשר הציר שלהם ניצב לקרקע (כמו בתמונה המצורפת-מתלה של טומקאר) או במקביל לקרקע?

תודה
אלי

[שחר]

נסה את הקישור הבא. זה הדןח של קבוצת המתלים בפרוייקט FSAE. אני מאמין שתמצא שם תשןבןת לרוב הבעיות שהעלת.
http://w3.bgu.ac.il/Sae%2DCar/Suspension.PDF

[elitkh]

קראתי והתרשמתי.
לא ראיתי שם טיפול בנושא ה TOE IN/OUT. ואני חוזר לשאלה 2-האם מוטות ההיגוי צריכים להיות שווים באורכם למשולשים כדי למנוע תופעה של TOE? איך מטפלים בבעיה הזו במתלים שאורך זרועות המתלים לא זהה?
עדיין אשמח לראות פרוייקט דומה-אם מישהו ביצע משהו כזה.

תודה
אלי

[יניב_ב]

אני בדיוק בהתחלת תהליך תיכנון דומה (לא שאני בר סמכה בתכנון מתלים או בכלל).

מה שאתה מתכוון אליו לדעתי נקרא bump steer או שינוי בזווית ההיגוי כתוצאה ממהלך המתלה.
נסה לחפש את המושג באינטרנט וגם לקרוא את אתר הרכב בנושא מתלים (car suspension bible) .

למיטב הבנתי המיקום הנכון הוא בקו האמצע בין הזרועות, שהציר הפנימי (התפוח של המסרק) בקו שעובר מציר החיבור של הזרוע העליונה לשילדה לציר הזרוע התחתונה.

[יניב_ב]

האמת שאם תעיין בקישור שניתן פה תמצא שזה מוסבר ומאוייר.

[נמרוד]

זה בדיוק באמפ-סטיר, תופעה שקיימת בכל מערכת מתלה שבה תיבת/מסרק ההגה מקובעים לשלדה. אפשר למזער את תנועה הלא רצויה של ההיגוי כתוצאה ממהלך מתלה על ידי תכנון מדוקדק של מיקום המסרק ביחס לזרועות. הרעיון הוא שמוט הקישור מהמסרק לגלגל יצביע לציר הגלגול אותו גלגל (במבט חזית), הבעייה היא שציר הגלגול משתנה... כמעט בלתי אפשרי להעלים באמפסטיר לגמרי, בעיקר ברכב שטח עם מהלך מתלה גדול. במכוניות מרוץ לכביש עם מהלך מתלה קטן מאד ומסרקי הגה מיוחדים לעניין כן מצליחים להעלים את הבאמפסטיר כמעט לגמרי.

השיקול הראשון כשאתה מתחיל לדבר על הנושא הוא באיזה מסרק/תיבת הגה אתה הולך להשתמש. אם אתה מתכנן את המתלים בנפרד ממערכת ההיגוי ואחרי זה זורק פנימה מערכת היגוי כלשהי, צפה לבעיית באמפסטיר קשה.

לגבי השאלה השנייה על מיקום התפוחים, ובעצם גם על שאלת הבאמפסטיר, הנה דיון מצויין:
http://www.jeepolog.com/forums/showthread.php?t=9631

[נמרוד]

מצ"ב שלוש תמונות של מתלה קדמי שאני עובד עליו, שמראות מצויין מה זה באמפסטיר:

http://www.jeepolog.com/ext_images/bump3.jpg

http://www.jeepolog.com/ext_images/bump1.jpg
http://www.jeepolog.com/ext_images/bump2.jpg

מוט ההיגוי (שחור) באורך קבוע, המסרק לא זז, ולכן עם העליה והירידה של המתלה נוצרת זוית היגוי בגלגל שאפשר לראות. אפשר למזער את זה עוד הרבה על ידי כיוון המיקום של המסרק (מעלה מטה) ושל אורך מוט ההיגוי ושל גובה נקודת החיבור בחיבור לנאבה, שני הכיוונים האלו נעשים במציאות ולא רק בשלב התכנון במחשב.

[lizard]

האם אפשר לבנות מערכת היגוי בדומה לציור המצורף? אם כן, היא תפתור את בעיית הבאמפ-סטיר?

http://jeepolog.com/forums/attachment.php?attachmentid=2260&stc=1

[נמרוד]

למה אתה חושב שזה יפתור את בעיית הבאמפסטיר?

[elitkh]

בהנחה שאני משתמש בשתי זרועות זהים באורכם (במתלה) האם זרוע ההיגוי בעלת אורך זהה לא תפתור את הבעיה ?

אלי

[lizard]

למה אתה חושב שזה יפתור את בעיית הבאמפסטיר?

כי חשבתי שהבעי הנגרמת מכך שאורך המוט הגה לא משתנה ואילו המרחק בין הגלגלים לשלדה כן משתנה.
המוט הגה מנסה לפצות על השינוי הזה והוא מזיז את הגלגלים ימינה ושמאלה.

ברגע שהמוט הגה לא צריך לפצות על המרחק המשתנה כי הוא בעצם בנוי עם זויות המתלה אז אני לא רואה סיבה לבאמפסטיר.

אם מה שכתבתי זה בכלל לא הבעיה אז תשכחו מזה :-)

[יניב_ב]

האמת שזה פחות או יותר נאמן לעקרונות מהספר, (שכדאי לעיין בהם בכל זאת), יש לציין אבל שבעת סיבוב ההגה הגיאומטריה משתנה.

[נמרוד]

בהנחה שאני משתמש בשתי זרועות זהים באורכם (במתלה) האם זרוע ההיגוי בעלת אורך זהה לא תפתור את הבעיה ?
אלי

במידה רבה כן, זה יפתור את הבעייה.הבעייה היא שגיאומטריה של זרועות מקבילות ושוות באורכן, אינה גיאומטרית מתלה טובה. שינוי הקמבר שמקבלים מגיאומטריה של זרועות לא מקבילות ולא שוות באורכן הוא רצוי וחשוב.

[נמרוד]

כי חשבתי שהבעי הנגרמת מכך שאורך המוט הגה לא משתנה ואילו המרחק בין הגלגלים לשלדה כן משתנה.
המוט הגה מנסה לפצות על השינוי הזה והוא מזיז את הגלגלים ימינה ושמאלה.

ברגע שהמוט הגה לא צריך לפצות על המרחק המשתנה כי הוא בעצם בנוי עם זויות המתלה אז אני לא רואה סיבה לבאמפסטיר.

אם מה שכתבתי זה בכלל לא הבעיה אז תשכחו מזה :-)

אתה הבנת את הבעייה נכון. עכשיו תסביר איך מה שציירת עוזר לפתור אותה.

[lizard]

המבנה של המוט(ות) היגוי מקבילים למבנה של המתלה, לכן אין מצב, עד כמה שאני מתאר לעצמי מבלי לבצע את זה במציאות, שבו אתה משלב רכיב שפועל כרדיוס עם רכיב שפועל כמרובע.
הרי מבנה המתלה הוא מרובע בעיקרו שזוויותיו משתנות ולכן צד אחד שלו (צד הגלגל) מתקדם או מתרחק מהצד השני (צד השאסי).

עד כמה שאני מבין בגאומטריה, וזה לא הרבה, אם הזוויות של המוטות היגוי יהיו זהות לזוויות של המתלה עצמו אז לא תהיה לך בעיה שכזו.

צריך לחשוב על זה עוד קצת.

[elitkh]

במידה רבה כן, זה יפתור את הבעייה.הבעייה היא שגיאומטריה של זרועות מקבילות ושוות באורכן, אינה גיאומטרית מתלה טובה. שינוי הקמבר שמקבלים מגיאומטריה של זרועות לא מקבילות ולא שוות באורכן הוא רצוי וחשוב.

חשיבותה של זווית הקמבר ידועה לי-(להבנתי-פיצוי על זווית הגלגול-תקן אותי אם אני טועה)
אבל להבנתי היא חשובה בעיקר על כביש וכאשר לצמיג הקדמי יש פרופיל "ריבועי" אבל לבאגי שהצמיג הקדמי שלה יהיה בחתך "מעוגל" כמו של טרקטורון לצורך העניין-האם חשיבות שינוי זווית הקמבר עומדת בעינה?
בנוסף יש לזכור שעיקר הנסיעה בבאגי תהיה בשטח ולא על כביש "חלק" שבו האחיזה טובה יותר ושינוי זווית הקמבר אכן יהיה מורגש יותר.
בסופו של דבר מדובר באיזשהו TRADE-OFF-מה יותר חשוב לבאגי? זווית הקמבר או זווית ההיגוי?
כמובן נכנסת כאן גם פשטות התכנון-הרבה יותר קל לתכנן מתלה מקבילי.

אלי

[נמרוד]

אתה צודק אלי.

והדוגמא היא המתלה הקדמי של החיפושית - אחת הדוגמאות הבודדות למתלה קדמי נפרד עם זרועות מקבילות וזהות ואפס שינוי קמבר, ועובדה שהוא עובד מצויין בשטח והוא הבסיס עד היום לבאגים תחרותיים. אגב שם הבאמפסטיר בדרך כלל לא ממש פתור. בכל מקרה, נכון שבנסיעה ישרה במהירות גבוהה על שטח משובש שינוי הקמבר לא משנה הרבה, אבל גם הבאמפסטיר לא משנה הרבה. שום דבר לא משנה הרבה בשטח, לכאורה, והדרישה מספר אחד ממתלים היא מהלך גדול ושרידות/חוזק גבוהה.

ועדיין, אם כבר אתה בונה מתלה קדמי מאפס, תעשה אותו כמו שצריך. אפשר כאמור לתכנן מתלה קדמי עם גיאומטריה טובה וגם עם היגוי טוב ובאמפסטיר מינימלי. הכל מתחיל מבחירה של מסרק/תיבת הגה ותכנון מערכת המתלים תוך התחשבות בהיגוי ולא לזרוק את ההיגוי פנימה כלאחר יד.

[elitkh]

אם כבר הזכרת שוב את מתלה החיפושית-האם קיימת תצורת מתלה המשלבת את שני התצורות-זרוע נגררת ומתלה A?
אני אסביר: במתלה A קלאסי ציר הסיבוב של המתלה מקביל לכוון הנסיעה ולעומת זאת בזרוע נגררת ציר הסיבוב הוא בניצב לכוון הנסיעה-האם קיים מתלה שציר הסיבוב שלו הוא בזווית קטנה מ90 אך גדולה מ 0 יחסית לכוון הנסיעה?
אם קיימת תצורה כזו אשמח לקצת הפניות כי אני אפילו לא יודע מה לחפש.

תודה
אלי

[נמרוד]

בוודאי שקיימים כאלו מתלים. הרבה מאד מתלים מסוג זרוע A הם לא בעלי צירים מקבילים, אתה רואה את זה בהרבה באגים. סתם דוגמא בשליפה מהירה מהעמוד הראשי של desertrides.com, יש אולי 30 מעלות בין הצירים של הזרועות:
http://www.desertrides.com/features/vehicles/todd_alumicraft/images/IMG_1151.jpg


הצירים אגב לא חייבים להיות מקבילים אחד לשני, תנסה לדמיין למשל שהציר העליון מוטה בזוית לעומת התחתון במבט מהצד, אתה מקבל קסטר משתנה עם מהלך המתלה. לא יודע למה זה טוב, אבל זה אפשרי וקיים.

המתלה הקדמי של חיפושית לא שונה מהותית - זה עוד מתלה זרועות כפולות שבו הציר ב90 מעלות למה שנדמה כמקובל והזרועות התנוונו לזרועות דקות יחסית במקום משולשים.

[elitkh]

נמרוד:
הצירים בתמונה אמנם לא מקביליםלציר הנסיעה אבל הם בדיוק בכוון ההפוך ממה שחשבתי לתכנן ובעצם לא מביאים לידי ביטוי את היתרון של זרוע נגררת.
מה לדעתך צריכה להיות זווית אופטימלית ע"מ להנות משתי העולמות ועדיין לא להיגרר לבאמפסטיר משמעותי?

אלי

[נמרוד]

הבעייה בלעשות זרוע עוקבת מקדימה היא בתמונה הגדולה - הרכב הוא קופסא שמכילה נוסעים ומנוע, והמתלים האידיאליים הם שלוחות מהקופסא. בשביל לבנות מתלים נגררים מקדימה, אתה צריך לבנות עוד מבנה חזק לפני המתלים הקדמיים שיחזיק אותם - דוגמא זה ה torsion beam שזה הכינוי למכלול הפרונט של החיפושית. זה משקל, ומשקל שנמצא במקום הלא נכון - רחוק ממרכז המסה. במתלים האחוריים לעומת זאת, זרועות נגררות הן אידיאליות והמבנה שנמצא בבאגי מאחורי קו הנוסעים נועד רק להחזיק את המנוע והגיר.

למבנה כמו בתמונה של זרועות שהן בעצם "מובילות" חלקית יש לדעתי יתרון בתחום של חוזק ומשקל המבנה שמחזיק את המתלים, בדיוק מהסיבה לעיל. מבחינת גיאומטרית מתלים אני לא רואה סיבה לעשות את זה.


מה לדעתך צריכה להיות זווית אופטימלית ע"מ להנות משתי העולמות ועדיין לא להיגרר לבאמפסטיר משמעותי?

דעתי? אחרי הרבה מאד מחקר, קריאה, ונסיונות, אני חושב שהצירים צריכים להיות מקבילים לציר הרכב במבט על. במבט צד, כן כדאי לתת להם זוית מסוימת כלפי מעלה בדיוק בשביל להשיג את אפקט הזרוע הנגררת, שהמשמעות שלו אם לא כתבנו עד עכשיו לא קשורה לבאמפ סטיר, אלא פשוטה הרבה יותר - "גלגל עולה הולך אחורה". ברכב שטח אני חושב שזה קריטי.

באמפ סטיר כאמור אפשר למזער בכל מערכת מתלים על ידי התיחסות נכונה למיקום מסרק ההגה, זרועות ההיגוי על הנאבות והמוטות המקשרים.

[belair]

שהמשמעות שלו אם לא כתבנו עד עכשיו לא קשורה לבאמפ סטיר, אלא פשוטה הרבה יותר - "גלגל עולה הולך אחורה". ברכב שטח אני חושב שזה קריטי.

.
למה זה טוב הבנתי .
אבל זה עובד אתה יכול להסביר בשפה פשוטה בבקשה?

[נמרוד]

בכל מתלה נפרד יש דרגת חופש אחת. הגלגל זז על פני קשת כלשהי במרחב (מכונה wheel path). אם אתה מפרק את התנועה של הגלגל לתנועה מעלה מטה (Y) ותנועה קדימה אחורה (X), אז התנועה המשמעותית היא כמובן זו בכיוון Y, עד כדי כך שנדמה לנו שהגלגל זז רק במישור מעלה מטה. אבל כמעט בכל סוג מתלה יש לו גם תזוז קטנה קדימה או אחורה שמשולבת בתנועה מעלה מטה. השאיפה היא שהתנועה תהיה אחורה עם סגירת המתלה כלפי מעלה, זה גורם לגלגל לטפס בקלות על מה שגרם לו לעלות מלכתחילה.

אגב צורת מתלה שכן אפשר לייצר בה תנועה אנכית ללא תנועה קדימה אחורה של הגלגל היא זרועות A שהצירים שלהם מקבילים לציר הרכב, ואז הגלגל יכול לעלות ולרדת בלבד (עדיין יש לו רדיוס תנועה במבט חזית, בכיוון השלישי...). למה זה יכול להיות טוב? כי אם הגלגל הולך אחורה כשהוא עולה, זה גם אומר הפוך - שהוא עולה כשהוא הולך אחורה ביחס לרכב - בלימה... זה מה שנקרא dive, צלילה תחת בלמים, וזה משהו שנחשב לשלילי... הדברים באים זה על חשבון זה.

אפשר להשיג את התנועה הרצויה אחורה תוך כדי עלייה בכל מיני דרכים, אחת מהן היא זרועות מוטות בזוית כמו שאלי הציע כך שהם עוקבות חלקית, או עוקבות מלא כמו בחיפושית, ואפשר גם להטות את הצירים כלפי מעלה, רואים את זה בבאגים ובטרופי טראקס מי ששם לב לפרטים, ויש למכוניות האלו צלילה מרשימה מאד תחת בלימה אבל כנראה שזו הפשרה המתאימה יותר לרכב שטח מהיר.

[belair]

תודה על הסבר, עכשיו הכל יותר ברור :) .

[יניב_ב]

מי שעיין בסרטוט כיצד להציב את מסרק ההגה ודאי שם לב שהתפוחים אמורים להיות מקבילים לציר שעובר בין החיבורי הזרועות לשלדה בצד המסרק, ולציר שעובר בין החיבורים לציר הגלגל בצד הנבה מעבר לכך יש לכוון לעבר נקודה דימיונית בה מתחברות הזרועות בקצה החיצוני.

עכשיו מה קורה שהזרועות (כמו בסרטוט של נמרוד למשל) מתרחקות אחת מהשנייה ולא נפגשות לעולם?

[נמרוד]

השאלה לא ברורה, לאיזה שרטוט אתה מתכוון?

[יניב_ב]

http://img235.imageshack.us/img235/5950/bumpdi3.jpg

[נמרוד]

מי שעיין בסרטוט כיצד להציב את מסרק ההגה ודאי שם לב שהתפוחים אמורים להיות מקבילים לציר שעובר בין החיבורי הזרועות לשלדה בצד המסרק, ולציר שעובר בין החיבורים לציר הגלגל בצד הנבה מעבר לכך יש לכוון לעבר נקודה דימיונית בה מתחברות הזרועות בקצה החיצוני.

עכשיו מה קורה שהזרועות (כמו בסרטוט של נמרוד למשל) מתרחקות אחת מהשנייה ולא נפגשות לעולם?

אוקי, עכשיו שרואים את השרטוט אני מבין. אני חושב שהתכוונת לכתוב שהתפוחים אמורים להיות על הציר שעובר בין חיבורי הזרועות לשלדה, ועל הציר שמחבר את הבולג'וינטים (זהו ציר ההיגוי), כמובן במבט חזית.

זה נכון, ואם תשים לב בשרטוטים שלי זה המצב (כמעט, זה לא לגמרי מסתדר בצד הנאבה), רק שמקום שמוט ההיגוי יהיה מתחת לזרועה התחתונה הוא נמצא בין הזרועות (ברכב שטח מערכת ההיגוי לא יכולה להיות מתחת לזרוע מסיבות ברורות). שים לב גם שהיחס בין המרחקים על הצירים הנל נשמר בין שני הצדדים. אלו באמת העקרונות להשגת גיאומטריה של אפס באמפסטיר, ואפשר רק לנסות לייצר גיאומטריה מושלמת, במציאות בתוך סבך של אילוצים אפשר רק להתקרב (במיוחד ברכב שטח עם מהלך מתלה מאד גדול).

הזרועות כן נפגשות בתחום המרכזי של מהלך המתלה, זה שבקיצון הם מתרחקות - לא יודע מה לעשות עם זה. זה הבעייה ברכב שטח, ברכב מרוץ לכביש כל מהלך המתלה הוא שלושה ארבע אינץ', הכל נכנס בתוך "הנחת זויות קטנות" אם אתה מבין על מה אני מדבר, ברכב שטח לעומת זאת עם מהלך של 20+ אינץ' אתה מתרחק מאד מכל הנחה כזאת ועובר תחומי עבודה שונים. הרבה יותר קשה להבין מה קורה בכל התחומים, אז מתרכזים בעיקר, באמצע.