Konstrukce a ladění modelu 1/18 2WD

LAST UPDATE: 18.2.2010, 21:05 - foto

V sobotu 13.2.2010 se v Polné konal zajímavý závod pro modely 1:18 2WD tedy zadokolky. Závodu jsem se zúčastnil jako jezdec a všimnul jsem si, že se některým týmům bohužel nepodařilo nastavit jízdní vlastnosti modelu podle jejich představ. Shrnul jsem tedy poznatky o těchto modelech do tohoto článku, doufám že budou někomu k užitku.

Samotná konstrukce modelu značně ovlivňuje jeho jízdní vlastnosti, což je bohužel věc, která je daná výrobcem stavebnice modelu. Tovární model lze však pojmout jako jakýsi polotovar ze kterého můžeme vycházet. Soustružené a frézované díly použijeme a můžeme se vyřádit na spodním platu a případně se pustit i do jiných úprav na zadní a přední nápravě. K tomu nám stačí lupénková pilka a vrtačka (klidně i ruční). Aby však úpravy vedly ke zlepšení jízdních vlastností je třeba respektovat několik základních pravidel.

Rozložení komponent

Osobně při konstrukci modelů vycházím z požadavku na umístění těžiště co nejvíce k zadní ose. Toto rozložení umožňuje přenést relativně velké výkony střídavých motorů bez ztráty adheze při výjezdu ze zatáček. Zároveň se musíme snažit o zredukování momentu setrvačnosti kolem svislé osy, protože „nechuť“ modelu zatáčet je velký handicap na technických tratích. Baterie tedy musíme umístit co nejvíc k motoru, otočit je napříč, motor nedávat za nápravu (u tuhých náprav zvyšuje dramaticky moment setrvačnosti při pružení nápravy), všechny ostatní komponenty umístit co nejblíže baterií a podélné osy modelu. Z uvedeného tedy vyplývá že, pro modely 1:18 není vhodné uložení baterií podélně (používají některé modely formulí 1:10, stejně tak i nové GT X-RAY, kde je situace trochu odlišná vlivem poměrově vyšší hmotnosti motoru k jeho výkonu. Model 1:18 jde při ostré akceleraci při poskočení na hrbu na zadní, je to dané i tím, že je proti 1:10 poměrově kratší. Ostatně na asfaltu, tedy povrchu s menší přilnavostí, mají i tyto modely formulí 1:10 s přenesením výkonu problémy), stejně tak není vhodné umístění serva na nebo dokonce před přední nápravu. Na svém modelu mám konstrukci zadní nápravy udělanou tak, že mezi motorem a baterkami je cca 7mm, což se vám při přestavbě továrního modelu asi úplně jednoduše nepodaří, stačí dostat se na vzdálenost 15-20mm. Pro polohu těžiště modelu není nejdůležitější absolutní hodnota vzdálenosti těžiště od zadní osy, ale poměrné rozložení hmotnosti na přední a zadní nápravu (na svém modelu se kterým jsem se zúčastnil 6-ti hodinového závodu v Polné mám při rozvoru 140mm vzdálenost těžiště od zadní nápravy cca 59mm, což znamená rozložení zatížení 42% na přední nápravu, 58% na zadní nápravu. Pro silnější motory je vhodné dostat se na hodnoty 40/60%). Pokud tedy není technicky možné těžiště přesunout k nápravě, můžeme prodloužit model (jeho rozvor) a přední část maximálně odlehčit.

Zadní náprava

Pro modely 2WD se pro svou jednoduchost, nízké valivé odpory a také pro nízké momenty setrvačností rotačních částí používají nejčastěji tuhé zadní nápravy. To má své nevýhody v podobě velké neodpružené hmotnosti a omezené možnosti nastavení kinematiky nápravy při propružení. Přesto při konstrukci zavěšení můžeme částečně kinematiku nápravy ovlivnit.

Opět nejproblematičtější stav je akcelerace ze zatáčky, kdy dochází k přenosu zatížení mezi přední a zadní nápravou, což je pozitivní pro přenášený výkon, zároveň však náprava reaguje na zatížení propružením. Všechny konstrukce uložení náprav pomocí kloubu před motorem vykazují značný anti-dive efekt (protiponiřovací efekt při akceleraci), který způsobuje tuhnutí nápravy a její zvedání (tento efekt můžeme pozorovat na kloubových autobusech Karosa, které se při akceleraci „lámou“ v kloubu a to tak, že kloub se při akceleraci zvedá). Naše náprava způsobuje stejný efekt, který je nežádoucí, protože dochází k tuhnutí pružení (v extrémním případě pak náprava není odpružená a ztrácí grip). Hlavní snaha je tedy potlačit tento efekt, tedy omezit velikost anti-dive (protiponořování), což lze posunutím kloubu kývání co nejvíce dolů a případně dopředu. Posunutí osy pružení příliš dopředu zvyšuje výrazně moment setrvačnosti nápravy při pružení. Absolutní hodnoty umístění osy pružení na mém modelu jsou: vzdálenost od zadní osy k ose kývání v podélném směru je 41,3mm, výška osy kývání od země je 6,6mm při světlosti 4,5mm.

Při průjezdu modelu zatáčkou dochází k naklánění modelu, tedy k bočním výkyvu nápravy. Tento výkyv může být odpružen a utlumen. Tlumení je vhodné, na mnoha modelech realizované pomocí třecích talířků, nesmí však být příliš velké, rozhodně se nesmí pohyb nápravy omezovat, nebo dokonce zasekávat. Odpružený boční výkyv znamená příčný stabilizátor, který bude popsán dále.

Základní plato podvozku

Při konstrukci základního plata podvozku se snažíme, aby mělo co největší tuhost v ohybu i krutu. Programovou změnou tuhosti v krutu lze měnit vyvážení modelu ve smyslu nedotáčivosti nebo přetáčivosti (toto řešení je použito na X-RAY M18 pro), ale v našem případě je nežádoucí, protože máme zadní nápravu uloženou na kloubu a přidaný zadní stabilizátor, který umožňuje jemnější nastaveni. Obecně musí model pružit tam kde má (v zavěšení) nikoliv uprostřed plata, protože tento pohyb není utlumen a má velkou vlastní frekvenci, takže pak dochází k rozkmitání a odskakování modelu při přejezdu nerovností. Pro odpružení modelu volíme takové způsoby pružení aby charakteristika pružení nebyla nelineární a příliš strmá (při větším stlačení pružiny nesmí rychle stoupat potřebná síla na stačení pružiny). Vhodné jsou tedy vinuté pružiny, zkrutné pružiny, naopak dost nevhodné je pružení založené na průhybu nějakého sklotextitového dílu (např. T-bar u zadní nápravy). Důvod je v obtížném nastavení tuhosti pružiny a velké vlastní frekvenci pružiny a pro model 1:18 hlavně ve velké tuhosti takovéto pružiny. Na větších modelech je T-bar vyřešen tak, že je z tenčího materiálu, bohužel však je na něm uložená celá zadní náprava, takže často dochází k jeho poškození. Všechny pohyby náprav by měly být utlumeny, pro model velikosti 1:18 je však těžké realizovat tlumení olejovými tlumiči, takže nám zbývají třecí. Ty jsou založené na principu smykového tření, které je při nulové rychlosti větší než při pohybu. Je nežádoucí, aby se tlumiče zasekávaly. Dobře utlumené musíme mít pružení zadní nápravy, naopak boční výkyv zadní nápravy je vhodnější netlumit, než mít nainstalovaný tlumič který je přetlumený nebo jinak nefunkční (viz výše).

Ladění modelu

Laděním modelu se rozumí upravení nastavení podvozkových dílů tak, aby s použitým motorem na zvolené trati dosahoval model co nejlepších časů. Pro silné motory je nutné aby model byl nastaven mírně nedotáčivě, hlavně při výjezdu ze zatáček, pro slabší motory může být řízení citlivější, protože nehrozí ustřelení modelu při akceleraci, nikdy však nemůže být model přetáčívý, protože pak hrozí snadno převrácení modelu při ostrém nájezdu do zatáčky. Stejně tak profil tratě (hlavně poloměr zatáček) ovlivňují požadavky na vyvážení modelu. Obecně však zadokolku nastavujeme tak, aby zadní náprava měla co nejlepší grip a volbou obutí přední nápravy společně s nastavením některých prvků doladíme model na požadované vlastnosti.

Pneumatiky

Před samotnou jízdou s modelem po trati jej musíme kvalitně obout. Vzhledem k pohonu zadní nápravy jsou nejdůležitější zadní pneumatiky. Vhodné jsou jakékoliv měkké směsi pro pohon zadokolek větších měřítek, ale při výrobě těchto pneumatik bude vždy odpad a na co nejlepší využití celého objemu gumy je potřeba soustruh. Naštěstí se dají kvalitní pneumatiky pro měřítko 1:18 koupit. Na svém modelu používám Trinity Magenta, určitě existují i jiné použitelné, ale např. v porovnání s originál pneu dodávanými se stavebnicí Robitronic Scalpel se Magenty chovají výrazně lépe. Po nalepení na disk pneumatiky jen lehce obrousíme aby zůstaly co největšího průměru. Velká tloušťka gumy lépe udrží mazání (vydrží po delší dobu) a hlavně při akceleraci dochází vlivem geometrie opět k potlačení výše zmíněného anti-dive efektu. Kola s tloušťkou gumy pod 3-4mm můžeme využít na trénink, případně na dráhu s velkým gripem. Na přední nápravu nalepíme naopak méně kvalitní gumu, pro hodně zatáčející modely je možné použít mikroporézní pryže pro technické účely (zednické hladítka, nástavce na rukojeti apod.), případně tvrdší variantu obutí Trinity Blue dot. Výběr vhodného obutí výrazně ovlivňuje jízdní vlastnosti modelu, na zadních pneumatikách nesmíme šetřit, model pak není klidný a je neřiditelný a samozřejmě přetáčivý (viz. výše). Pro první vyzkoušení modelu vždy namažeme kola zadní nápravy, během dalších jízd poznáme zda mazat i přední nápravu. Během závodního dne se však trať postupně nagumovává a maže, což zvyšuje výrazně grip kol které před jízdou nemažeme. Znamená to tedy, že pokud v rozjížďkách jedeme s kvalitním obutím na přední nápravě které před jízdou nemažeme, během dne model bude získávat grip na přední nápravě a může se začít přetáčet, pro zachování konstantních vlastností po celý závodní den doporučuji mazat všechno a přední nápravu osadit horší pneumatikou.

Nápravy

Protože nastavení přední nápravy neovlivňuje tak razantně jízdní vlastnosti jako nastavení nápravy zadní, budeme se nejprve věnovat ji. Pružení musí být co nejměkčí, ale takové aby model nedřel platem o dráhu, pokud je to možné osadíme model pro začátek koly co největšího průměru (pro zklidnění modelu, viz výše) a příčný stabilizátor nastavíme co nejměkčí, případně jej úplně vypneme. Takto máme nastavenou zadní nápravu na schopnost přenést co největší výkon motoru, model by se měl chovat spíše nedotáčivě. Zvyšováním tuhosti zadního stabilizátoru zvětšujeme přetáčivost modelu při výjezdu ze zatáčky, což nám při dobrém nastavení umožní plně akcelerovat ještě v zatáčce. Někdy se při akceleraci stává, že model táhne na jednu stranu, při brždění naopak na druhou, to je způsobeno nerovnoměrným zatížením kol zadní nápravy, což odstraníme také nastavením zadního stabilizátoru. Uhýbá-li model při akceleraci doprava, znamená to, že je více zatížené levé kolo, což si můžeme ověřit tak, že nadzvedneme zadní nápravu tenkým předmětem (např. plochým šroubovákem) v místě podélné osy modelu. Měli bychom pozorovat, že pravé kolo se zvedne z podložky dříve než levé.

Pomocí změny geometrie přední nápravy jsme schopni docílit jemné doladění chování modelu při zatáčení a to změnou odklonu nebo záklonu rejdové osy (zvětšení negativního odklonu-při pohledu zepředu vršek kola přikloněn směrem k podélné ose vozidla a zvětšení záklonu zvětšuje velikost přenášené boční síly, model zatáčí víc). Změny však nejsou velké, ochotu případně neochotu modelu zatáčet nejlépe vyřešíme změnou obutí předních kol. Ani nastavením tuhosti pružin velké změny neuděláme. Tvrdší nastavení pružení přední nápravy zvětšuje odolnost modelu proti naklonění při průjezdu zatáčkou, model reaguje rychleji na změny směru jízdy, ale celkový grip přední nápravy je menší, protože tuhé pružiny nahrazují stabilizátor a navíc model více odskakuje na nerovnostech. Osobně nastavuji pružení přední nápravy co nejměkčí pokud potřebuji aby model zatáčel. Pokud je model nevyvážený a při zatáčení se chová na každou stranu jinak, pomocí nastavení přední nápravy lze toto vyřešit. Pokud model zatáčí např. doleva víc než doprava (lze to zjistit na volné ploše jízdou v kruhu s postupným zrychlováním, pokud má model při zatáčení doprava snahu opouštět dráhu tečně ven a naopak doleva se model s rostoucí rychlostí začne přetáčet), můžeme zvětšit záklon na levém kole nebo naopak zmenšit záklon na pravém kole. Pokud nelze záklon měnit, použijeme k potlačení tohoto neduhu změnu odklonu (zmenšujeme odklon na té straně, která je při přetáčivé zatáčce na vnější straně, v našem případě na pravém kole, pokud ani odklon nelze ladit, nakřivíme model pomocí pružin a dorazů (down-stop) tak, aby byla menší světlá výška na té straně, na kterou je model nedotáčivý (v našem případě na pravé straně). Pokud už však máme rozdíl mezi chováním modelu v levé a pravé zatáčce, znamená to, že na modelu není něco úplně souměrné, vždy je dobré nejprve odstranit příčinu, pokud je to možné. Sbíhavost, případně rozbíhavost kol přední nápravy nemá téměř vliv na přetáčivost nebo nedotáčivost modelu, má však vliv na jízdní odpory a stabilitu modelu na dráze. Obecně platí pravidlo, že se sbíhavostí je model stabilnější, na svém modelu nastavuji velmi malou sbíhavost.

Celková váha modelu má výrazný vliv na dynamiku jízdy, spotřebu energie a spotřebu pneumatik, na grip modelu v zatáčce má vliv minimální. Výhodné pro tyto modely je používat karoserie s velkým přítlakem na zadní nápravě (placky), které při rychlé jízdě na rovince model stabilizují. Aerodynamicky dobře zpracované jsou karoserie Parma Speed 8 HD a RASK , které můžeme doplnit zadním přítlačným křídlem.

Pokud se model při nájezdu do zatáčky převrací, nemusí být chyba ve vysoké světlosti modelu, ale s největší pravděpodobností je model přetáčivý a po mírném skluzu zadních kol dojde k zaseknutí kol o koberec a převrácení modelu.

Velkou pozornost věnujme také použitým převodům, proti modelům 4WD je z důvodu menších momentů setrvačností rotačních součástí možno použít jiné zpřevodování. Pro orientaci mezi 2WD a 4WD je dobré přepočítávat převod na vzdálenost ujetou na jednu otáčku kotvy motoru. Např. pro 6-ti hodinový závod v Polné jsem použil motor Mig 280 racing s převodem 49zubů ozubené kolo /10zubů pastorek, což při průměru kol 40mm dělalo výslednou vzdálenost 25,6mm na otáčku kotvy. Při použití motoru Mamba 8000 pro závody X-RAY Challenge jedu převod 49z/8z s průměrem kol 35-40mm, což je 17,9-20,5mm na otáčku kotvy (výpočet průměr kola x p x počet zubů pastorku / počet zubů ozubeného kola). Důležité je, aby převod měl co nejmenší ztráty osvědčily se mi ozubené kola a pastorky firmy ILPE které jsou vyráběné z materiálu plněným skelným vláknem. Tyto převody jsou primárně určené pro dráhové modely, používám z nich pouze ozubený věnec, ozubené kolo pro diferenciál z nich musím vyrobit. Převody jsou velmi přesné, což je důvod proč nepoužívám tovární ozubené kola.

Doufám, že výše uvedené řádky vám pomohou s laděním, případně i s konstrukcí vlastního modelu. Zveřejněné hodnoty nastavení mého modelu nejsou pochopitelně ideální, uvádím je hlavně z důvodu získání přehledu jak na tom asi je váš model ve srovnání s mým modelem. Uvedl jsem zde všechny aspekty které při konstruování a ladění modelu zohledňuji a to z důvodu zkvalitnění startovního pole této kategorie. Pokud máte někdo zájem, rád zodpovím případné dotazy.

Při psaní textu jsem čerpal inspiraci z knihy Carroll Smith: Tune to win. Ač se jedná o starší literaturu o skutečných závodních automobilech je pro náš případ velmi použitelná.