Effets de la rigidité de la barre stabilisatrice sur les routes accidentées et inégales

Je viens de lire un très bon article sur la physique des barres stabilisatrices . J'ai également regardé une vidéo sur le comportement des suspensions sur des routes accidentées .

Supposons ce qui suit:

• Un véhicule à traction avant circulant dans un virage à une vitesse qui, sur une route sèche, lisse et de niveau, serait à peu près la vitesse maximale qu'il pourrait prendre avant de commencer à sous-virer.
• Par souci de simplicité, tout changement de barre stabilisatrice serait effectué à l'avant et à l'arrière de manière à ce que le TLLTD ne soit pas affecté.
• Les amortisseurs, jambes de force, ressorts ne seraient pas modifiés.
• Par routes "accidentées", j'entends des conditions de conduite non parfaites typiques que vous pouvez rencontrer quotidiennement: pensez aux taches, aux coutures et aux nids de poule sur les autoroutes, pensez aux ondulations, aux ornières et aux dépressions (par exemple, usure typique des routes près des panneaux d'arrêt, sur les routes) fréquenté par les camions, etc.) sur les routes urbaines, les correctifs post-construction, les routes décapées préparées pour le resurfaçage, les trous d'homme surélevés, les dépressions de drainage, ce genre de choses. C'est une définition large, mais je ne parle pas de conditions hors route ou post-apocalyptiques.

Dans ce cas, comment un ensemble de barres stabilisatrices plus rigides affecterait-il la maniabilité du véhicule sur une chaussée accidentée et inégale ? Chaque discussion sur la théorie et la physique de la suspension que je vois semble généralement supposer de bonnes conditions routières.

Par exemple, considérons le scénario ci-dessus, virage à gauche à grande vitesse, puis dans le virage, je frappe un trou de pot assez grand, disons 2-3 cm de profondeur avec la roue avant gauche.

D'après ma compréhension limitée, l'effet d'une barre stabilisatrice trop rigide serait l'un des suivants, soit:

1. L'entretoise gauche se dilaterait dans le nid-de-poule, exerçant une force vers le bas sur la roue.
2. Via la barre stabilisatrice, une partie de cela serait également transférée vers le côté droit, exerçant une force vers le haut sur le côté droit du corps.
3. En sortant du nid de poule, alors, quelque chose de ... compliqué se passerait que je ne peux pas comprendre.

Ou:

1. La jambe gauche aurait envie de se développer dans le nid de poule.
2. L'expansion du côté gauche serait limitée via la barre stabilisatrice par la force vers le bas présente sur le côté droit en raison du virage.
3. La roue gauche mettrait alors plus de temps à reprendre contact avec le sol, entraînant une augmentation de la force latérale de la roue droite (qui n'était plus absorbée par la roue gauche), et la voiture sous-virerait plus facilement. Et peut-être qu'une autre chose compliquée se produirait.

Suis-je sur la bonne voie avec l'une de ces évaluations? Quel en serait l'effet?

Également en tant que question corollaire (peut-être trop large): quel impact les conditions routières difficiles devraient-elles avoir pour décider d'une configuration de barre stabilisatrice idéale?

tl; dr: en raidissant l'une des barres stabilisatrices d'une voiture, il est plus probable que cette extrémité se détache en réponse à des transitoires.

À un niveau élevé, la barre stabilisatrice agit comme un ressort comme les autres. Vous pouvez démonter le problème de la barre stabilisatrice en considérant une pièce à la fois. Par exemple, imaginez qu'une extrémité de la barre stabilisatrice est attachée à la roue à une extrémité mais est fixée à un point fixe de l'autre. Si vous essayez de déplacer la roue vers le haut ou vers le bas soudainement (comme cela se produirait avec les bosses et les creux transitoires dans votre exemple), la barre essaierait de tourner sur ses points de pivot. Si l'autre extrémité n'était attachée à rien, la barre tournerait évidemment juste librement. Cependant, comme elle est boulonnée dans cet exemple, la barre agit comme un ressort de torsion, résistant à l'action de torsion. Plus la barre tentait de se tordre, plus la tuque résultante que la barre exercerait dans la direction opposée serait grande.

Bien sûr, nous ne boulonnons pas les extrémités des barres stabilisatrices au cadre. Nous les connectons à des points de suspension à chaque extrémité. En tant que tels, ils sont maintenant couplés à l'ensemble du système de ressorts amortis qui était déjà là. Encore une fois, si nous ajoutons une force à une roue, la barre stabilisatrice essaiera de tourner sur ces points de pivot. Cela entraînera une force équivalente exercée sur l'autre roue (si vous essayez de soulever la roue droite, la barre stabilisatrice essaiera de soulever la roue gauche).

Voici où nous commençons à entrer dans les points clés de votre question: rappelez-vous que les ressorts n'exercent des forces que lorsqu'ils sont sortis de leur état de repos. Pour les besoins de cette discussion, restons-en aux ressorts linéaires:

F = k * d

où F = Force, k = la constante du ressort et d = la distance ou la flèche. L'équivalent pour les ressorts de torsion est:

T = k * theta

où T = couple, k = une constante de ressort différente et thêta = l'angle de torsion. Dans ces deux cas, vous pouvez voir que plus vous comprimez, étirez ou tordez le ressort, plus la force ou le couple résultant est élevé. Plus important encore: si vous ne déplacez pas le ressort, il n'y a aucune force. Donc, pour que la barre stabilisatrice exerce une force sur la roue que vous envisagez, elle doit avoir pour effet de dévier le ressort de l'autre roue (comprimé ou étendu). C'est essentiel: la barre stabilisatrice ne fait rien tant qu'elle n'a pas causé quelque chose de l'autre côté de la voiture.

Une autre façon de dire cela est que les barres stabilisatrices rendent votre suspension indépendante aux quatre roues beaucoup moins indépendante.

Reprenons votre problème d'origine de manière à pouvoir le résoudre. Imaginez une seule paire de roues avec leurs ressorts et une barre stabilisatrice attachée. Il s'agit d'une barre stabilisatrice magique sur laquelle nous pouvons composer une variété de constantes de torsion (allant des spaghettis mous aux poutres en I en acier rigide). Maintenant, nous exerçons une force latérale sur l'ensemble de cet engin qui est légèrement inférieure à la limite d'un seul pneu (c'est-à-dire que s'il n'y avait qu'un seul contact avec les pneus au sol, il glisserait presque , mais avec deux, il ne le fait pas).

Maintenant, tournez la barre antiroulis magique vers le bas à son réglage de rigidité proche de zéro et cognez une roue (par exemple, soulevez sa zone de contact du sol soudainement) pendant que la force latérale continue. La roue opposée n'est presque pas affectée par cette bosse et sa zone de contact avec les pneus n'est donc pas perturbée. Puisque nous avons soigneusement sélectionné la force latérale pour être juste inférieure à celle requise pour pousser le pneu latéralement, le système n'est pas affecté.

Réglez maintenant la barre stabilisatrice magique sur une rigidité effectivement infinie. Maintenant, lorsque nous soulevons une roue, l'autre roue est également relevée. Comme les deux pneus perdent contact, l'ensemble du système commence à glisser latéralement.

La réalité est, bien sûr, quelque part entre les deux, mais ce genre d'expérience de pensée fait le point: si vous soulevez une roue, la barre stabilisatrice va également essayer de soulever l'autre. Cela donne à cette extrémité de la voiture l'impression de se détacher.

Exemple pratique de la vie réelle: quand j'avais un FWD Integra, j'ai essayé cette expérience exacte. Ma barre stabilisatrice arrière avait trois réglages qui me permettaient de contrôler la rigidité (vraiment, ils affectaient l'effet de levier que le reste de la suspension avait sur la barre stabilisatrice, mais le résultat était effectivement le même). Cela m'a donné quatre réglages de rigidité possibles à expérimenter: pas de barre + trois choix de barres de plus en plus rigides. Il y a une rampe d'arrêt particulier à proximité que je pourrais utiliser pour essayer serré juridiques tours. Ce que j'ai trouvé, c'est que l'augmentation de la rigidité diminuerait la qualité de la conduite sur les bosses et augmenterait le sentiment que le train arrière sauterait (essayez de survirer).

L'ajout d'une barre stabilisatrice entraînera une conduite plus difficile

J'ai essayé d'expliquer la mécanique avec ce graphique côte à côte :

Explication

• Lorsqu'une roue rencontre un fossé, le poids du véhicule sur cette roue la fera dévier vers le bas. Cela provoque l'extension du ressort de suspension, provoquant une force résistive à agir dans la direction opposée.

• L'ajout d'une barre stabilisatrice introduit une force résistive supplémentaire dans le mélange, ce qui réduit la quantité de force résistive au ressort. Il en résulte une plus petite déflexion du ressort par rapport à l'absence de barre stabilisatrice.

• Moins de déflexion du ressort signifie que la carrosserie du véhicule voudra plus suivre la roue dans le nid-de-poule que lorsque la barre stabilisatrice n'était pas présente.

Puisqu'une image vaut mille mots

C'est l'effet de la barre stabilisatrice

Il n'est pas surprenant que les barres stabilisatrices et le tout-terrain vont rarement de pair

Vous voulez que le châssis soit un peu rotatif et flexible.

Les autres parties se briseraient sous la contrainte assez facilement.

En fait, les barres stabilisatrices sont boulonnées au châssis à un endroit quelque part près des bras de commande inférieurs (à l'avant, sur le faux-châssis). Par conséquent, cela rend essentiellement chaque coin plus rigide, individuellement. Donc, cela étant dit, il y a une position "zéro" (où la suspension est lorsque la voiture est garée), donc plus la suspension s'éloigne de cette position zéro, positive ou négative, plus il y a de résistance (je suppose vous pourriez y penser comme un levier?). Donc, si vous avez une barre stabilisatrice de petit diamètre, elle se plie facilement, permettant plus de débattement de la suspension, où lorsque vous entrez dans certaines des barres stabilisatrices de plus grand diamètre, la roue restera simplement dans l'air (essentiellement en position zéro) si elle est en un trou. Le but ici est vraiment d'ajouter ou de retirer de l'adhérence, généralement lorsque la suspension est chargée. Plus la configuration est douce,

http://speed.academy/how-swaybars-work/

Tout cela tient bien sûr compte de l'objectif de la barre antiroulis. De toute évidence, il s'agit d'une fonction de sécurité de contrôle qui entrerait en jeu à des vitesses plus élevées Ou dans une situation d'intervention d'urgence pour empêcher le roulis et maintenir le contrôle. Cela étant dit. Oui, les barres Ant-Sway de conception standard affectent négativement le confort de conduite car elles limitent le but même de la conception de la suspension indépendante. Fait intéressant, les nouveaux Jeep Wranglers disposent désormais d'une fonction permettant de déconnecter à distance la barre stabilisatrice de la cabine du conducteur. Il est également intéressant de noter que les modèles Royals Royce ultérieurs ont désormais une " Active Sway Bar " qui est conçue pour permettre la libre circulation de la suspension jusqu'à un certain point.l'une des caractéristiques de conception qui permettent des caractéristiques de conduite très confortables et adaptatives du véhicule.

Ainsi, bien que les barres stabilisatrices soient une caractéristique de sécurité, elles deviennent rapidement un domaine qui nécessite une mise à jour de la conception pour bien fonctionner avec les suspensions plus actives d'aujourd'hui.