¿Cómo se mueve un automóvil en el momento de tomar las curvas y qué fuerza impide que este ruede en una aplicación práctica?

La fuerza para hacer que el automóvil gire en la esquina proviene del suelo por fricción, y el suelo está debajo del centro de masa del automóvil. Por lo tanto, la fuerza hacia adentro en el suelo también contribuye a un par que intenta hacer rodar el automóvil hacia afuera.

Esto tiende a ser autolimitado porque un rollo hacia afuera también comprime los resortes en las ruedas exteriores (y permite que se expandan los de las ruedas interiores). Eso significa que el suelo está empujando hacia arriba más en el exterior del centro de masa y menos en el interior, dando un par opuesto.

Pero, por supuesto, si la esquina es demasiado apretada y rápida, no habrá peso en las ruedas interiores y el auto se volcará. Si necesita hacer giros cerrados, lo mejor que puede hacer es diseñar el automóvil cerca del suelo para que el torque en las curvas sea pequeño en primer lugar, que es la mayoría de los autos de carrera.

En primer lugar, es muy importante comprender qué causa el rodamiento.

Piensa por un momento:

  • Ya sea que la transferencia de peso causa rodadura?
  • ¿O rodar provoca la transferencia de peso?

Veamos qué es la transferencia de peso …
La transferencia de peso lateral se produce en las curvas, ya que la transferencia de peso hacia adelante y hacia atrás ocurre mientras se acelera o frena. La fuerza centrífuga actúa lateralmente en el CG del automóvil, lejos del centro de la esquina. Debido a que el CG está siempre a cierta distancia sobre el suelo, el peso se elimina de las llantas internas y se agrega a las llantas externas.

La cantidad de transferencia de carga lateral se puede calcular usando la fórmula:

Transferencia de carga lateral = (fuerza centrífuga * altura CG) / ancho de vía
(La transferencia de peso total de las ruedas interiores a las ruedas exteriores está determinada completamente por la fuerza centrífuga que actúa en el centro de gravedad del automóvil, suponiendo que se pueda ignorar cualquier movimiento lateral de cg )

Un automóvil sin suspensión tendrá una cierta cantidad de transferencia de peso en una esquina. La adición de la suspensión no cambia la transferencia de peso total, pero permite que aparezca de diferentes maneras. Debido a los resortes en suspensión, el cuerpo puede rodar o inclinarse La transferencia de peso hace que los resortes externos se compriman y los resortes internos se extiendan. Por lo tanto, la transferencia de peso hace que el cuerpo gire. Entonces esta es la respuesta de tu primera parte.

Ahora, ¿qué impide que esto ruede en el escenario real?

La fuerza centrífuga actúa fuera del centro de giro. Por lo tanto, cierta fuerza debe actuar opuesta a la fuerza centrífuga para evitar que el automóvil se vuelque. La fuerza de giro actúa en el parche de contacto de los neumáticos de tal manera que en un giro de estado estable (radio constante) la fuerza de giro desarrollada por los cuatro neumáticos será igual a la fuerza centrífuga.

¿Y qué hace que esta FUERZA DE ESQUINA entre en acción?
El ÁNGULO DE DESLIZAMIENTO de los neumáticos es el que causa esta fuerza de giro.
Entonces, la respuesta de la segunda parte de su pregunta es: Fuerza de esquina o su origen (ÁNGULO DE DESLIZAMIENTO).

Gracias por el A2A!

En un giro, los neumáticos del automóvil generan un agarre mecánico que empuja al automóvil hacia el interior del giro (fuerza centrípeta), la reacción a esta fuerza (es decir, la fuerza centrífuga) empuja al automóvil fuera del giro. Esta fuerza centrífuga está actuando sobre el centro de masa del automóvil. Dado que el centro de masa siempre está por encima del punto del automóvil tocando el suelo, se produce una fuerza de giro (el momento de rodadura) alrededor del punto de contacto con el suelo. Esto se convierte en el punto de pivote. Más alto el centro de masa, más el momento rodante. Esta fuerza de giro hace que el automóvil ruede. Esta fuerza es resistida por los resortes de suspensión en las ruedas exteriores.

El balanceo del cuerpo no es deseable. Al rodar, el peso del automóvil se desplaza hacia el exterior del giro. Por lo tanto, hay menos fuerza hacia abajo que empuja hacia abajo las ruedas interiores. Así, las ruedas interiores producen menos agarre. Esto afecta el manejo del automóvil y puede causar que el automóvil se desvíe. Si el momento de rodadura es demasiado alto (demasiada velocidad o un giro demasiado apretado), entonces todo el automóvil puede volcarse y chocar. Esto se debe a que el momento de rodadura excedió la fuerza de resistencia de los resortes de suspensión de las ruedas exteriores.

Por lo tanto, el balanceo del cuerpo debe mantenerse bajo control. De los puntos discutidos anteriormente, ahora podemos descubrir cómo mantener el rollo bajo control.

Primero, podemos reducir el momento de rodadura bajando el centro de masa. Esa es la razón por la que ves autos de alta gama sentados tan cerca del suelo. Los autos de carrera son un excelente ejemplo, aunque hay otras buenas razones por las cuales un auto de carrera tiene que estar lo más cerca posible del suelo.

En segundo lugar, podemos aumentar la fuerza de resistencia de los resortes de suspensión. Por lo tanto, resortes más rígidos conducirían a un menor balanceo del cuerpo. Una vez más, un auto de carreras puede usarse como ejemplo. ¡Tienen resortes extremadamente rígidos! La comodidad del conductor ni siquiera se considera durante el diseño de la suspensión, aunque es posible que desee hacer una configuración más suave si la pista está muy llena de baches. Los resortes de suspensión de un automóvil F1 si se usan en un automóvil de carretera no proporcionarían ninguna acción de suspensión.

En tercer lugar, podemos usar barras antivuelco. La forma en que funcionan estos mecanismos es que si una rueda se comprime debido al momento de rodadura, entonces el otro lado también se comprime, bajando así el automóvil por dentro.

En las curvas, las fuerzas laterales al viajar a través de los neumáticos hacia los brazos de suspensión y actuar a través del ‘Centro de balanceo’. La fuerza de inercia debida a la aceleración centrípeta actúa a través del CG del automóvil. Ambas fuerzas son opuestas en dirección y la cantidad de momento de balanceo está determinada por la distancia entre el centro de Roll y CG. Este momento se contrarresta con una suspensión más rígida o con barras antivuelco,

el balanceo de la carrocería que ocurre durante las curvas se debe al momento de inercia (de dirección) del automóvil y la tensión en los amortiguadores del automóvil evita que el automóvil se vuelque en la práctica …
más rígida la suspensión, menor el balanceo del cuerpo y viceversa