גאומטריית מתלים

[תדהר זגגי]

שלום שמי תדהר
תלמיד כיתה י"ב ומאוד מתעניין בתחום של הנדסת רכב...

יש לי כמה שאלות לגבי מספר תכנונים שלי מתלים קדמיים ברכבי שטח ספורטיביים

אז ככה שמתי לב שבסנד באגים (רכבי חול) נקודות החיבור של המתלים אינם מקבילים אחד לשני (ימנין ושמאל) ובנוסף אינם מקבילים לקרקע.

מה הסיבה לתכנון שכזה אני יודע , אך מה שאני לא מצליח לענות עליו זה למה ברכבים התחרותיים יותר (class 1) ניתן להבחין הרבה פחות לתכנון שכזה ( בצורה פחות קיצונית אם בכלל.)

בנוסף שמתי לב שבהרבה כלים הזרועה העליונה של המתלה ממוקמת קצת אחרי הזרועה התחתונה (בכיוון הנסיעה) האם הסיבה לך היא רק לשם מיקום בולמי הזעזועים או שיש סיבה נוספת

אשמח אם למשהו תהיה תשובה לשאלותיי

שבוע טוב
תדהר זגגי

[נמרוד]

הי תדהר,

לי לא ברור כל כך מה הסיבה לתכנון שאתה מתאר שמקובל בסאנד-ריילס. אני חושב שאחת הסיבות היא שהם משתמשים בגלגלים קדמיים קטנים יחסית, ואז כדי לקבל מרווח גחון ומהלך סגירה גדולים המתלים נוטים כלפי מטה. בכלי רכב למרוצי מדבר, שנוסעים בשטחים קשים ולא על דיונה חלקה, יש חשיבות גדולה לגלגלים גדולים כמה שיותר, וכשהגלגלים גדולים - 35 או 37 אינץ' למשל, אין בעייה לקבל מרווח גחון ומהלך מתהל בסגירה בלי להטות את המתלה כלפי מטה.

לגבי השאלה השנייה שלך - אתה יכול לתת תמונה לדוגמא? בדרך כלל ההיפך ממה שכתבת הוא נכון, והזרוע העליונה קדמית יחסית לתחתונה.

[תדהר זגגי]

לפי מה שאני חשבתי זה שתכנון כמו שניתן ליראות בסאנד-ריילס נובע מההנחה שהמתלה לא מקבל את המכה בצורה אנכית ולכן נקודות החיבור של המתלים אינם מקבילות לקרקע... (אני לא ממש מצליח להסביר ככה...), ומסיבה דומה נקודות החיבור בצד ימין ושמאל אינם מקבילות אחד לשני

בנוסף לגבי השאלה השנייה .. התכוונתי לכך שזרוע העליונה נמצאת יותר "קדימה" יותר מהזרוע התחתונה , מה הסיבה לכך לרוב?

אם עדיין שאלותיי לא ברורות אני אנסה להסביר בתמונות..

תודה

תדהר

[נמרוד]

תדהר, הכי טוב שתציג תמונות ושאלות שמתיחסות ספציפית למה שרואים בהן.

[arnonshoshani]

תדהר שלום

תכנון מערכת מתלים שהו אחד הדברים המסובכים ביותר שאני מכיר.
ישנם המון פרמטרים שבהם צריך להתחשב ולקבוע. אין שום שני כלי רכב בעולם (דגמים) שהם בעלי אותה גאומטריה בדיוק.
כל מתכנן של מערכת מתלים עובד במסגרת המגבלות של החלקים שהוא עובד איתם והדרישות של המתלה.
נכון שיש קווים מנחים ונוסחאות כלליות אבל בתוכם אתה רשי לזוז בין הטולרנסים. גם אם תחרוג מהם כפי שרבים ברכבי השטח שאני מכיר עושים (לא בכוונה)
הרכב עדיין יסע אבל לא בהכרך בקו ישר ואולי מעל מהירות מסויימת גם תהיה לו בעיה.
עם אתה מעוניין ללמוד ברמה גבוהה יותר אתה מוזמן להשאיל ממני את המחברת של תורת הרכב שאני לומד ולנסות ללמוד ממנה משהוא.
במידה ואתה מעוניין ללמוד יותר אני אמח לעזור בללמד אותך קצת מהכללים ואפילו איך לחשב את הנתונים.

ארנון שושני
רוק סוליד
052-6991704

[נמרוד]

לפי מה שאני חשבתי זה שתכנון כמו שניתן ליראות בסאנד-ריילס נובע מההנחה שהמתלה לא מקבל את המכה בצורה אנכית ולכן נקודות החיבור של המתלים אינם מקבילות לקרקע... (אני לא ממש מצליח להסביר ככה...), ומסיבה דומה נקודות החיבור בצד ימין ושמאל אינם מקבילות אחד לשני

זה נכון, צירי זרועות המתלה על השלדה הרבה פעמים אינם מקבילים לקרקע, אלא מוטים בזוית כלפי מעלה, ולעיתים גם אינן מקבילים אחד לשני. הסיבה להטיה ביחס לקרקע היא, בגדול, כמו שכתבת - כדי לגרום לגלגל שעולה למעלה גם ללכת אחורה - מה שמקטין את עוצמת הזעזוע שעובר לשלדה. כשהצירים לא מקבילים זה לזה במבט על לעומת זאת, אני חושב שהרבה פעמים מדובר בשיקולי אריזה.

בנוסף לגבי השאלה השנייה .. התכוונתי לכך שזרוע העליונה נמצאת יותר "קדימה" יותר מהזרוע התחתונה , מה הסיבה לכך לרוב?

כאן מדובר רק על שיקולי אריזה. מה זאת אומרת "שיקולי אריזה"? זאת אומרת, שמבחינת גיאומטרית המתלה מה שמשנה זה הצירים והנקודות במרחב שמגדירים את מערכת המתלים, ולא המבנה או הצורה הפיזית של הזרוע. בפועל הזרוע התחתונה נלקחת אחורה כמה שיותר, כדי להרחיק אותה מהחזית, לאפשר זוית גישה כמה שיותר גדולה, ולקחת את המשקל למרכז הרכב. הזרוע העליונה מעצם היותה עליונה יכולה להיות יותר קדימה בלי לפגוע בזוית גישה, ומצד שני היא כבר לא בגובה הרצפה והרבה פעמים לוקחים אותה קדימה פשוט כדי לפנות מקום לדברים אחרים - מנוע, רדיאטור, רגלי הנהג והנוסע...

אבל שוב, אני לא בטוח שאני עונה לשאלות שלך, בלי תמונות אני סתם מנחש.

[תדהר זגגי]

בהחלט ענית לשאלותיי!

אך דבר אחד אני לא מבין : מה הסיבה שלפיה ברוב רכבי סאנד - ריילס אותם הזוויות של צירי המתלים שדיברנו עליהם למעלה הרבה יותר גדולות משל רכבי המרוצים

תמונה הממחישה את חוסר מקבילותם של הצירי המתלים (ממבט על) .

http://www.sandtec.com/kids1.htm

[נמרוד]

אתה מתכוון לתמונה הזאת?

זה ככה לדעתי לא מסיבות של התנהגות, אלא משיקולי אריזה - נוצר כאן משולש בעל מפתח גדול בין שתי הרגליים שלו, ומפתח גדול בין הצירים שהם השלדה עצמה, מספיק גדול גדי לאפשר מקום לרגלי הנהג והנוסע. מפתחים גדולים, משולשים עם זויות גדולות, נותנים מבנה חזק ביחס למשקל. לעומת זאת זוית כזאת במבט על, יוצרת בפני עצמה תנועת גלגל לאו דווקא רצויה - היא גורמת לתנועה קדימה כשהמתלה נסגר, אבל אם יש כאן זוית בצירים גם במבט צד, זה יכול לפצות על זה.

[eilonoz]

אם כבר במתלה קדמי עסקינן
עלתה הכתבה על הרכב החדש של ראלי ארט ששי שמעוני הולך לנהוג בו
ניתן לראות שצירי הזרועות הקדמיות תחתונות לא ממוקומים הכי קרוב שאפשר כמו שאנו רואים לרוב

אגב גם בטוארג דקאר אנחנו לא רואים את ההעדפה הזאת לקרבה בין הצירים

למה זה? איזה יתרון יש לצורה הזאת?

[הצפרדע]

יש לכך השפעה גדולה מאד על ההתנגדות לגלגול.

צייר לך על נייר צירי משולשים קרובים(או אפילו ציר אחד משותף) ואח"כ שני צירים מרוחקים, ודמיין לך איך הם עובדים.

הסיבה לכך שברכבי באחה הצירים מאד קרובים, איננה מכיוון שזה טוב אלא למרות שזה רע ורק מכיוון שזאת הדרך היחידה להוציא מהלך מתלה ארוך במתלה נפרד כזה.

ברכבים הנ"ל שהזכרת, ממילא מהלך המתלה מוגבל עפ"י התקנון, ועל כן אין סיבה לקרב את הצירים, מה שגם יגרום לכך שהרכב יהיה צר מאד.

אגב, רוב התשובות על שאלות בנושא גיאומטרית מתלים מתקבלות מייד כשאתה מצייר את הפוזיציה או כמה פוזיציות קרובות, ועובר ממצב קיצון אחד לשני, כאשר התנהגות המתלה לאורך המהלך מדברת בעד עצמה.

זאת שיטה פשוטה אך יעילה מאד.

[נמרוד]

אם כבר במתלה קדמי עסקינן
עלתה הכתבה על הרכב החדש של ראלי ארט ששי שמעוני הולך לנהוג בו
ניתן לראות שצירי הזרועות הקדמיות תחתונות לא ממוקומים הכי קרוב שאפשר כמו שאנו רואים לרוב

אגב גם בטוארג דקאר אנחנו לא רואים את ההעדפה הזאת לקרבה בין הצירים

למה זה? איזה יתרון יש לצורה הזאת?

כדי למקסם את מהלך המתלה מנסים לקרב את הצירים של הזרועות התחתונות כמה שאפשר. ככל שהזרוע ארוכה יותר, בכל סוג של מתלה, ניתן לשלוט בצורה טובה יותר בגיאומטרית המתלים כי הזויות קטנות. זה נכון במתלה קדמי ואחורי, נפרד או סרן חי. אבל מה לעשות, כשמאריכים מאד את הזרועות, עד למרכז הכלי, אין מקום לדברים אחרים, חשובים, ולכן זה פרקטי רק ברכבי מרוץ ורק במעטים. במתלה הקדמי של רכבים בלי הנעה קדמית זה אפשרי ומבוצע, הן ברכבי שטח והן ברכבי מרוצי אספלט טהורים (יש מכוניות פורמולה אחת שבהן המשולשים הקדמיים התחתונים פיזית מתלכדים אחד עם השני, לכדי ציר אחד במרכז הרכב). אבל ברוב המקרים, כן צריך להכניס דברים בין המתלים - לכל הפחות תיבת הילוכים כלשהי, בציר האחורי, או דיפרנציאל, בציר הקדמי של רכב 4X4. וכשיש הנעה, הציריות הופכות לשיקול עליון שמכתיב את גאומטרית המתלה.

ברוב המכוניות יש לא רק דיפרנציאל, אלא גם את המנוע עצמו, או את תא הנוסעים, ובכלל, מנסים למזער את הנפח שהמתלים גונבים מהרכב. במכוניות כביש, מהלך המתלה הנדרש אינו כה גדול, ואין צורך בזרועות ארוכות מאד. במכוניות T1 4X4 כמו הטוארג, מהלך המתלה מוגבל על ידי התקנון ל10 אינץ' בלבד, זה לא הרבה בכלל, ולכן המתלים מתוכננים בהתאם. ברכב הT3 המדובר, נראה לי גם שהמתכנן החליט שאין טעם במהלך מתלה קדמי גדול הרבה יותר מהאחורי (שבו הוא בוודאי מוגבל על ידי בחירת תיבת ההילוכים שלו, שמסקרן אותי מאד לדעת מהי...) וגם לפי מבט על ניתן לראות שרגלי הנוסעים מגיעות ממש עד קו הציר הקדמי, צריך לזכור שזה רכב קטן מאד.

עוד שיקול הוא תכנון השלדה - דמיין את מבט העל של הבאגי הזאת, אם הזרועות היו נכנסות פנימה למרכז. במקום להמשיך את נפח השלדה קדימה ולהתחבר למעשה על הצינורות שכבר קיימים, היה צריך ליצור "צוואר" דק וארוך קדימה. ההייצרות הזאת חלשה מטבעה, ולכן היה צריך להוסיף חומר ומשקל כדי להחזיר לשלדה את הקשיחות שקיימת באופו טבעי במבנה קופסתי יותר.

[תדהר זגגי]

אם כבר דברנו על צירי מתלים אשר לא מקבילים זה לזה (ממבט על) , הייתי שמח לדעת מה הייתרונות והחסרונות של גאומטריה זו על פני גאומטריה של צירי מתלים מקבילים. ואיך גאומטריה של הצירי המתלים הלא מקבילים משפיעה על התנהגות המתלה.

[נמרוד]

אם כבר דברנו על צירי מתלים אשר לא מקבילים זה לזה (ממבט על) , הייתי שמח לדעת מה הייתרונות והחסרונות של גאומטריה זו על פני גאומטריה של צירי מתלים מקבילים. ואיך גאומטריה של הצירי המתלים הלא מקבילים משפיעה על התנהגות המתלה.

כתבתי כבר - למיטב הבנתי, היתרון בתצורה הזאת בדוגמא שהבאת הוא במבנה השלדה. תסתכל כמה פשוטה ואלגנטית השלדה הקדמית. תדמיין מה היית צריך לעשות כדי להכניס את נקודות החיבור האחוריות של המשולשים פנימה - היית דוחק את רגלי הנוסעים אחורה, קודם כל, מה שקשה לעשות ברכבים קצרים, והיית מוסיף הרבה משקל כדי לקבל מבנה בעל אותה קשיחות.

[נמרוד]

עוד משהו ששכחתי לציין הוא את הגורם המרכזי שלפיו קובעים את מהלך המתלה הרצוי - גודל הגלגל. ככל שהגלגל קטן יותר, מהלך המתלה שבכלל אפשרי הוא קטן יותר. במקרה של הT3 של ראלי ארט, מדובר על גלגלי טרקטורון, קוטר של נניח 28 אינץ'. אם תסתכל בתמונה, ציר הגלגל במצב סטטי נמצא איזה 2 אינץ' מעל הרצפה. רדיוס של 14, פחות עוד 2, פחות עוד 2-3 לפחות בתור מרווח גחון מינימלי כשהמתלה נטרק עד הסוף - המשמעות היא שמהלך הסגירה הוא לכל היותר 9 אינץ'. מהלך פתיחה מקובל לתת סדר גודל של חצי ממהלך הסגירה - ולכן המהלך הכולל לרכב כזה יהיה לא הרבה יותר מ14 אינץ'. ובשביל זה לא צריך זרועות שיוצאות ממרכז הרכב.

[הצפרדע]

זאת אגב, אחת הסיבות להעדפה שלי ושל רבים וטובים ממני, לסרן מאחור.

מתלה נפרד הוא מעולה לצרכים מסויימים, אבל יש לו מגבלות, שאחת מהן הוא הגבלת מהלך הכניסה למחצית רדיוס הגלגל פחות בערך "2.

עכשיו, כשזה ברור וכשהיכולת של מתלה נפרד מניע להחזיק גלגל גדול ברורה אף היא, אפשר להבין למה ברוב רכבי הבאחה בתצורת TT, המהלך מאחור הוא אי שם בסביבות ה "30 ואילו המהלך הקדמי הוא בסביבות ה "24. מהלך מתלה של סרן הוא גדול הרבה יותר ומושג בקלות רבה יותר, אבל משלמים עליו מחיר כבד של משקל לא מוקפץ ובאי התאמה כמעט מוחלטת לשימוש במתלה קדמי בשל כמה וכמה סיבות שלא קשורות דוקא למהלך.

בקיצור, מתלים בכלל, ושל רכב מירוצי מדבר בפרט, הם ענין לא פשוט ומורכב מהמון שיקולים ופרמטרים שצריך ליישב ביניהם ולאזן אותם.