Cause di scosse, oscillazioni e scosse e (si spera) le loro cure

Vuoi delle patatine fritte con quel frullato?

Vedi tutte le 15 fotoChris SheltonwriterGiu 17, 2014

Quasi nulla può rendere un’auto più miserabile da guidare di una scossa persistente. E non è solo fastidioso; nel tempo le oscillazioni generate da parti sbilanciate o usurate possono letteralmente fare a pezzi un’auto.

È facile esorcizzare i demoni per la maggior parte delle auto con i rimedi più ovvi, ma altri tremano nonostante tutti i tentativi di curarli. Ma questo non li rende incurabili. I veicoli non sono altro che un insieme di parti, ognuna delle quali può funzionare da sola. Spesso uno shimmy incurabile si riduce a una cosa facilmente trascurabile, come il modo in cui quelle parti si incontrano o la condizione o la sintonia delle parti a cui si imbullonano.

Quelle che seguono sono alcune cose familiari e non comuni che possono far sì che la macchina migliore sviluppi la scossa peggiore. La maggior parte sono universali, ma alcune si applicano in modo specifico alle nostre auto, almeno alle combinazioni di parti che usiamo per costruirle. Non affronteremo ogni potenziale fonte di scosse in un’auto, ma se la vostra auto continua a tremare nonostante queste soluzioni potrebbe aver bisogno di un ministro più che di un meccanico.

Bilanciamento ruote

Con poche eccezioni ogni diagnosi di shimmy dovrebbe iniziare con un buon bilanciamento delle ruote. Ci sono due metodi: statico e dinamico.

L’equilibratura statica equalizza la massa della ruota parallelamente al suo asse (il punto intorno al quale la ruota gira, diciamo un asse). Un classico esempio di squilibrio statico estremo è un secchio oscillante su una corda. Anche se si smette di far oscillare il secchio, la sua energia immagazzinata trascina la mano in un cerchio fino a quando non si ferma. Pensate alla sospensione della vostra auto come alla vostra mano e capirete perché quell’energia fa tremare l’auto.

Una quantità uguale di peso (un contrappeso) applicata all’angolo inverso dello squilibrio equilibrerà staticamente una ruota. Infatti raggiungerà l’equilibrio statico sia che il peso si monti sulla faccia o sul retro della ruota. Per ragioni spiegate più avanti, le ruote strette e i pneumatici rispondono meglio all’equilibrio statico.

Ora passiamo al bilanciamento dinamico. L’aumento della larghezza di una ruota crea un enigma dell’equilibratura. Potenzialmente sposta i punti di sbilanciamento e di controbilanciamento più lontano dalla linea centrale della ruota. Un controbilanciamento aggiunto alla parte posteriore della ruota per contrastare uno sbilanciamento sulla faccia della ruota bilancerebbe staticamente la ruota; tuttavia, questo probabilmente non impedirà uno scuotimento ad alta velocità. Infatti, facendo così, la ruota potrebbe effettivamente farla oscillare come se fosse montata su un albero piegato.

Immaginate un albero motore per capire il perché. Se l’estremità dell’albero di coda fosse sbilanciata a ore 12, allora un contrappeso aggiunto all’estremità del giogo a ore 6 lo equilibrerebbe staticamente. Tuttavia, man mano che lo slancio aumentava, ogni estremità seguiva il rispettivo punto di sbilanciamento. In effetti è così che la terra gira: traballa. Ora immaginate se le vostre ruote girassero in quel modo.

Sommario: gli equilibri statici funzionano quasi sempre adeguatamente per le ruote strette; le ruote più larghe hanno quasi sempre bisogno di un equilibrio dinamico.

Metodi di bilanciamento alternativi

L’equilibratura in auto affronta gli squilibri in tutto il gruppo rotante, il pneumatico, la ruota, il freno, il mozzo e tutto il resto. Infatti, eliminerà lo squilibrio creato dalla rimozione di un contrappeso da un tamburo Buick.

Questo tipo di equilibratura ha delle lacune: si equilibra solo staticamente, quindi è più adatto per le ruote strette. E richiede che tutte le parti siano indicizzate in modo che tornino insieme nella stessa direzione ogni volta. Ma il difetto peggiore è la disponibilità; le macchine e i loro operatori sono diventati rari molto tempo fa.

Ma le perline di bilanciamento eliminano tutti i difetti, tranne uno. Sono solo minuscole palline (di solito di ceramica) che rotolano liberamente all’interno del pneumatico o, se in dotazione, della camera d’aria. Mentre il pneumatico gira, genera una forza centripeta che trattiene i talloni lungo la parte interna del pneumatico o della camera d’aria. In definitiva i cerchietti si raccolgono nel punto opposto allo sbilanciamento fino a quando non accumulano abbastanza peso da compensarlo. A quel punto la ruota rotola vera e i talloni di ricambio si distribuiscono equamente lungo la parte interna del pneumatico. Quando il veicolo si ferma, tutti si schiantano di nuovo verso il fondo.

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Come le equilibratrici per auto, influenzano solo un equilibrio statico; tuttavia, sono disponibili ovunque (per corrispondenza), non costano molto, si trasferiscono su pneumatici nuovi e correggono costantemente gli squilibri durante la vita del pneumatico.

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1. 1. Sbilanciamento che può essere curato con il bilanciamento statico. 2. La vibrazione della ruota durante la guida è indicata a destra. A bassa velocità una ruota ruota ruota intorno al suo asse principale di inerzia, il suo asse (linea blu). Ma alla velocità uno sbilanciamento statico può forzare la sospensione a deviare in modo che la ruota possa seguire un altro asse chiamato asse di rotazione (linea rossa). Far oscillare una benna per sperimentare la forza che uno squilibrio statico può generare.

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2. 2. Sbilanciamento che può essere curato solo con il bilanciamento dinamico. 3. Vibrazione del filatoio indicato a destra. Gli sbilanciamenti lontani dall’asse della ruota possono generare un asse di rotazione (rosso) indipendentemente dall’asse stesso (blu). Quando l’asse di rotazione è vicino all’asse centrale di una ruota (a sinistra) la ruota non vacilla. Ma spostando gli sbilanciamenti a parte (destra) l’asse di rotazione si allontana ulteriormente dalla linea centrale ed è probabile che si verifichi un’oscillazione.

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3. Una ruota stretta bilanciata staticamente può avere tutti i contrappesi su un lato (di solito sul retro). Ma una ruota larga bilanciata dinamicamente richiede dei pesi su ogni piano con uno sbilanciamento, la faccia se esiste.

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4. I mozzi, i tamburi e i rotori sbilanciati annullano l’equilibrio di una ruota. I pesi dei tamburi Buick possono non essere belli, ma non sono brutti come la scossa che deriva dalla loro rimozione. La maggior parte dei coperchi dei tamburi Buick non sono bilanciati. L’esperienza personale indica che alcuni non sono nemmeno rotondi.

Rettilineità

Nessuna quantità di bilanciamento avrà importanza se una ruota rotola come un uovo. Chris Sage al Wheelsmith ha notato alcune cose che impediscono a una ruota di rotolare vero. “E’ una buona idea controllare tutte le ruote, e soprattutto quelle vecchie, per verificare che non girino”, inizia. “Mi piace costruire ruote con non più di 0,015 pollici di escursione radiale e laterale, ma così sappiamo che una ruota non sarà mai causa di problemi”. Ha anche notato che una ruota con un’escursione di 0,030 pollici probabilmente funzionerà bene. “Fino agli anni ’70 o ’80 gli OEM consideravano accettabile un’escursione di 0,055 pollici”.

Poiché la maggior parte delle ruote è centrata sui dadi a capocorda delle auto più vecchie, si consiglia di far sedere i dadi a mano prima di serrarli. “I negozi di pneumatici sono diventati davvero pessimi in questo caso”, avverte. “Un bambino con un impatto può bloccare il dado del capocorda prima che i sedili del capocorda abbiano la possibilità di allinearsi”. Le conseguenze dovrebbero essere ovvie.

E alcuni di noi sono responsabili di un potenziale malessere. È popolare montare i tamburi Buick sui vecchi Ford. Tuttavia, le prime ruote a disco Ford con il modello da 5,5 pollici (e alcune delle loro riproduzioni) montano su un diametro maggiore di quello offerto dal tamburo Buick. Poiché la maggior parte delle copertine dei tamburi Buick mantengono le stesse dimensioni esterne, anche loro soffrono dello stesso problema che ho scoperto sulla mia auto. Se la ruota non si appoggia correttamente, probabilmente non rotolerà vero. C’è un rimedio per questo, però.

Allineamento

A volte uno shimmy elusivo o una vibrazione deriva da un allineamento delle ruote non corretto. I due principali colpevoli sono la punta e la ruota.

Punta

La punta descrive il rapporto longitudinale tra due ruote su un asse. Toe-in: le ruote puntano l’una verso l’altra nella direzione di marcia; toe-out: le ruote si allontanano l’una dall’altra nella direzione di marcia.

Le ruote anteriori della maggior parte delle auto stradali a trazione posteriore beneficiano di un tocco di convergenza. Esso compensa la forza della strada che può indurre una condizione di convergenza. La convergenza elimina anche le sferzate nei vari componenti, migliorando la stabilità in linea retta.

Un’eccessiva convergenza può indurre un orso a tremare. Fa sì che le gomme combattano tra loro per la trazione e il ciclo di sganciamento/trazione rapida può causare una scossa. Inoltre, le gomme si consumano in modo irregolare, il che causa i suoi stessi problemi.

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Le impostazioni della punta variano in base al design delle sospensioni, quindi iniziare con le specifiche che il produttore originale ha determinato per la sospensione sotto la vostra auto. Ma non trattare queste specifiche come se fossero incastonate nella pietra. Le dimensioni del vostro veicolo può differire notevolmente da quello che il costruttore ha voluto, quindi potrebbe essere necessario modificare leggermente le impostazioni della punta. Ricordate che i pneumatici a tele diagonali non hanno bisogno né tollerano la stessa quantità di punta dei pneumatici radiali.

Caster

Caster in modo rotatorio genera una stabilità di inseguimento. Si riferisce all’Inclinazione dell’asse sterzante (SAI)¿ la linea tracciata attraverso il perno di sterzo o attraverso entrambe le linee centrali di snodo sferico¿ come vista dalla faccia della ruota.

Ciò che effettivamente genera la stabilità è il rapporto tra il punto in cui il SAI interseca il terreno e la toppa di contatto del pneumatico. La maggior parte dei veicoli è dotata di ruote negative, il che significa che lo pneumatico segue il punto in cui il SAI interseca il terreno. Infatti, i motociclisti esprimono questa dimensione di tracciamento-stabilità in base alla distanza che il pneumatico “traccia” il SAI nel punto in cui il SAI interseca il terreno. Aumentando questa distanza aumenta la forza con cui le ruote anteriori si centrano. Questo fa sì che un’auto si senta più stabile alla velocità.

Ma quella spada di forza ha un secondo bordo: un eccesso di coltello/traccia può generare una forza sufficiente a guidare la ruota oltre il centro e leggermente nell’altra direzione. Se le condizioni sono giusto le forze di centraggio possono far volare la ruota rapidamente a destra e a sinistra in uno shimmy. I motociclisti hanno un termine più descrittivo anche per questo: “traballare la morte” o “schiaffeggiatore di carri armati”. Chiunque l’abbia sperimentata in auto o in moto può testimoniare che è spaventosamente spaventosa e che sparisce solo se si riduce drasticamente la velocità.

Anche in questo caso, fate riferimento alle specifiche delle sospensioni sotto la vostra auto e preparatevi a modificarle se la sospensione proviene da un altro veicolo. La maggior parte delle sospensioni beneficiano di un tocco più caster di stock, ma troppo caster può indurre uno shimmy.

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5. Sembra una magia, ma quando una ruota fa rotolare questi cerchietti si orientano all’interno del pneumatico per contrastare lo sbilanciamento. Smontare il cerchietto e far cadere i cerchietti in un pneumatico tubeless o usare le bottiglie in dotazione per inserirli nel foro della valvola di un tubo. Le innovative Dynabeads in ceramica di Balancing possono durare più a lungo dell’auto in cui si trovano.

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6. Un comparatore dovrebbe essere parte integrante della cassetta degli attrezzi di ogni appassionato. Eseguitelo contro il lato del tallone per misurare l’escursione laterale e contro il diametro interno del tallone per misurare l’escursione radiale.

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7. Poiché è così vicino all’asse centrale, un mozzo o una flangia dell’assale piegata anche solo un pochino farà traballare una ruota come una pazza. Per questo motivo la maggior parte dei manuali professionali raccomanda un’escursione massima di 0,005 pollici.

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8. Le prime ruote a disco Ford da 5 pollici si montano su un diametro di 8 pollici. I tamburi Buick e le loro controparti di riproduzione offrono solo 7 pollici di diametro di montaggio. Incapace di montare correttamente, la ruota può oscillare. La correzione è semplice: le piastre che Buffalo Enterprises fa estendere il pad per il montaggio in superficie a 8 pollici. Con uno spessore di 316 pollici non si deflettono dove non sono supportate da un piccolo mozzo, tamburo o coperchio del rotore. Le dita indicano il punto in cui il bordo delle piastre di montaggio sulle ruote Ford ha scavato senza di esse.

Sospensione

I componenti delle sospensioni da soli non possono tremare semplicemente per il fatto che non ruotano. Tuttavia, possono dare alle ruote la possibilità di oscillare.

Come un veicolo rotola lungo l’autostrada le sue ruote, in particolare la parte anteriore su una vettura a trazione posteriore, incontrano un’intensa quantità di resistenza. Un solo componente usurato può far sì che le sospensioni si deflettano fuori allineamento. Se la sospensione si deflette abbastanza da permettere alla geometria di entrare in una gamma sfavorevole, allora può seguire un traballamento.

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Alberi motore

Ultimo ma non meno importante, gli alberi cardanici, dato che girano più volte più velocemente delle ruote motrici, sono particolarmente capaci di vibrare. Lasceremo che Steve Raymond della Dynotech Engineering Services spieghi alcune cose essenziali. E lui è molto esperto; quando i Big Three incontrano problemi di vibrazione persistenti, assumono la Dynotech per trovarli e risolverli.

“Volete l’uguaglianza e il contrario”, insegna. “Se il vostro albero di coda punta verso il basso di 2 gradi, allora il vostro pignone dovrebbe puntare verso l’alto di 2 gradi in modo così efficace da correre parallelo”. Perché? I giunti universali ad angolo non girano in cerchio; seguono un’ellisse che li fa accelerare e rallentare in vari punti. “Se i giunti sono sfasati correttamente sull’albero, allora un giunto accelera mentre l’altro decelera e le due forze si annullano a vicenda.

Ma non confondete il parallelo con la linea retta. “Imposta gli angoli del tuo giunto a U a un minimo di 0,5 gradi a 3 gradi”, dice. “Se l’articolazione è a 0 gradi, allora (non) non si articolerà e i cuscinetti ad aghi non rotoleranno. Questo eliminerà il grasso dai tappi e consumerà i cuscinetti. Ma quando rotolano distribuiscono il grasso attraverso il tappo. Senza quel poco di movimento le articolazioni si surriscalderanno e si consumeranno prematuramente. Un giunto usurato può introdurre una vibrazione”.

Ecco un consiglio se il vostro motore vibra a determinate velocità anche quando l’auto è ferma: smontate i gruppi (come un convertitore di coppia da una flexplate), ruotate un lato (come il convertitore di coppia) e rimontate. Si può fare un lavoro ragionevole per bilanciare ciascuno dei componenti, ma rimangono sempre piccoli squilibri”, dice. “Quindi bisogna evitare che questi piccoli sbilanciamenti si sommino ad un angolo”. Ruotando una parte di 180 gradi gli sbilanciamenti possono annullarsi a vicenda.

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9. Idealmente, i produttori sostituiscono i pneumatici quadrati; tuttavia, alcuni pneumatici speciali sono noti per i problemi di rotondità. In questi casi, trovate qualcuno come il mio amico Bill Ross che fa la verità sui pneumatici. Toglie un po’ di vita a uno pneumatico, ma a cosa serve una vita passata a vacillare?

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10. Questo modello Hunter illustra la convergenza. Se la vostra auto trema nonostante tutti gli altri sforzi, allora giocate con le dita dei piedi. Basta non andare troppo lontano e ricordare che la punta del piede di solito fa un dardo auto (vuole girare dentro tutto il tempo).

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11. 12. Ruota Centerline Caster Angle Trail Abbiamo amplificato le dimensioni ma questo illustra come l’asse centrale del pneumatico (giallo) in realtà “traccia” il punto in cui l’asse dello sterzo (rosso) interseca il terreno. Meno traccia fa sentire una macchina vivace, ma troppo poco la fa vagare. Più traccia la rende stabile ma troppo fa sentire lo sterzo morto e può indurre un’oscillazione.

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12. 12. Considerate ogni punto di usura come un potenziale colpevole in un problema persistente di traballante. Perni di articolazione, snodi sferici, boccole, terminali dei tiranti, bracci di rinvio, aste di sostegno e persino ingranaggi dello sterzo possono far scivolare la geometria nella zona di oscillazione.

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13. 13. Questo è un ammortizzatore di sterzo. Anche se può smorzare piccole oscillazioni che causano oscillazioni che non è il suo lavoro. Esiste per smorzare i piccoli urti amplificati dalla sferzata del cambio nelle vecchie scatole dello sterzo prima che raggiungano le mani.

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14. 14. Le giunzioni funzionano meglio con almeno 0,5 gradi ma non più di 3 gradi di disallineamento. Per un albero motore monoblocco su un’auto stradale, impostare l’angolo del pignone all’esatto angolo inverso dell’albero di coda. Quindi se l’albero di coda punta verso il basso di 2 gradi, allora punta il pignone verso l’alto di 2 gradi.

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