Kompensacja Ackermana
W kolejnym artykule z cyklu "Elementy zawieszenia samochodu" zajmiemy się wpływem systemu kompensacji Ackermana na zachowanie auta na drodze, a co za tym idzie – bezpieczeństwo.
Większość kierowców zapytanych o systemy wykorzystywane w samochodach, wymieni kilka nazw: ABS, ASR, ESP. Na dźwięk słów "system kompensacji Ackermana" większość osób zrobi najwyżej zdziwioną minę. Nielicznym nazwa skojarzy się z układem kierowniczym. Niemal nikt nie będzie jednak w stanie wyjaśnić, o co dokładnie chodzi.
Czym jest teoria kompensacji Ackermana?
W jaki sposób wyjaśnić sens wykorzystania w napędzie naszych pojazdów układów różnicowych? To proste – gdy auto porusza się po okręgu, droga zewnętrznego koła jest dłuższa niż wewnętrznego.
Gdyby połączyć koła na stałe, powstała w ten sposób różnica w prędkości kół byłaby niedopuszczalna. Powstałby wieczny poślizg któregoś z kół.
Problem ten został rozwiany dzięki zastosowaniu systemu różnicowego, który rozdziela moment na każde z kół tak, by poruszały się z właściwą dla siebie prędkością.
Z tych samych przyczyn stosuje się kompensację skrętu kół. Spójrzmy na powyższy rysunek: każde z kół samochodu w zakręcie wędruje po okręgu o różnym promieniu, wychylając się pod różnym kątem. W przypadku równoległego wychylenia kół, wewnętrzne koło ślizgałoby się.
Opony zużywałyby się wcześniej, a samochód wykazywałby tendencję do podsterowności.
W jaki sposób dobierane są kąty nierównoległego skręty kół?
Dobranie właściwych wartości zależności skrętu kół to wyjątkowo trudne zadanie.
Szczególnie, jeśli wziąć pod uwagę, że system musi działać poprawnie w zakrętach pokonywanych z dużą prędkością oraz podczas ciasnych nawrotów.
Inżynierowie zawieszeniowi muszą prawidłowo ustawić nierównoległy skręt kół, co stanowi nie lada wyzwanie. Specjaliści muszą wziąć pod uwagę rozstaw kół, długość samochodu oraz promień zakrętów przy których system ma funkcjonować najefektowniej.
Powyższe parametry pozwalają obliczyć dla każdego koła wartość promienia skrętu.
Pozornie jest to proste. Jednak nawet przy idealnie dobranych wartościach Ackermana auto wchodzące w zakręt z dużą prędkością może mieć tendencję do nadsterowności.
Dlatego właśnie zastosowano pojęcia anty-ackermana oraz pro-ackermana. W pierwszym przypadku wartość kątów δ zmniejsza się o kilka procent, gwarantując stabilizację i niwelację nadsterowności. Pro-ackerman prowadzi do zwiększenia wartości kąta δ.
Który system kompensacji Ackermana powinienem wykorzystać w swoim aucie?
Na szczęście nie ma konieczności udzielenia odpowiedzi na to pytanie. Producenci od dawna stosują systemy kompensacji w samochodach i wiedzą doskonale, w jaki sposób dobrać wartość kąta mocowania, by auto prowadziło się zgodnie z oczekiwaniami.
Rzecz wygląda nieco inaczej w przypadku sportów wyczynowych. Inżynierowie dostali w tym przypadku pełne pole do popisu.
Dla przykładu - na kręte gokartowe tory, z duża ilością zakrętów typu agrafka (100-120⁰) ustawia się w gokartach wartości kompensacji typu pro-ackerman.
Analogicznie sytuacja wygląda w przypadku brytyjskich KJS-ów, które słyną z bardzo krętych prób sprawnościowych. Zawodnicy biorący w nich udział, wśród wielu modyfikacji zawieszenia, ingerują także w system Ackermana, znacznie zwiększając jego kąt.
Pamiętajmy, że mówimy o konstrukcjach wyczynowych. Nikt nawet nie próbuje mówić o zasadności użytkowania takich przeróbek w standardowym ruchu drogowym.
Istnienie wyjątkowo małej liczby samochodów w których efekt Ackermana można regulować, daje do zrozumienia, że w tą kwestię ingerować nie powinniśmy.
Z powodzeniem możemy jednak zaobserwować działanie systemu w naszych samochodach.
Gdy w czasie postoju skręcimy maksymalnie koła w jedną ze stron, okaże się, że jedno z kół skręciło mocniej niż drugie. Najwyraźniej widać to w samochodach tylnonapędowych, gdzie skrętu kół nie ograniczają przeguby napędowe. ;
W następnej części cyklu o zawieszeniach podejmiemy temat pozytywnych i negatywnych skutków nachylenia kół względem podłoża.
Właśnie mam taki problem, Ford focus st 250 km 2017r USA, po lekkim dzwonię dostał w lewe koło, i po naprawie zauważyłem ze prawe koło mocniej skręca w obydwie strony około 2 cm, mierzyłem cm od początku zderzaka do rantu opony to lewe przy skręcie w prawo ma 12 cm a prawe koło przy skręcie w lewo ma 14 cm, dodam że geomartria i zbieżność idealnie wychodzi, obrót kierownicy idealnie półtora w prawo i półtora w lewo. Proszę o odpowiedź co to może być. Pozdrawiam. Bujalsski@wp.pl
Zobacz także