Konstrukce a ladění modelu 1/18 2WD

Lukáš Diblík


<p>
<b>LAST UPDATE: 18.2.2010, 21:05 – foto</b>
</p>
<p>
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, <!– separe –>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.
</p>
<p>
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.
</p>
<p>
<b>Rozložení komponent</b>
</p>
<p>
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 &#8222;nechuť&#8220; 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.
</p>
<p>
<b>Zadní náprava</b>
</p>
<p>
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.
</p>
<p>
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 &#8222;lámou&#8220; 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.
</p>
<p>
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.
</p>
<p>
<b>Základní plato podvozku</b>
</p>
<p>
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).
</p>
<p>
<b>Ladění modelu</b>
</p>
<p>
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.
</p>
<p>
<b>Pneumatiky</b>
</p>
<p>
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.
</p>
<p>
<b>Nápravy</b>
</p>
<p>
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.
</p>
<p>
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.
</p>
<p>
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.
</p>
<p>
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.
</p>
<p>
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.
</p>
<p>
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.
</p>
<p>
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.
</p>