1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Геометрия рулевого управления автомобиля

Геометрия рулевого управления автомобиля

Краткий обзор геометрии рулевого управления

Правильная геометрия рулевого управления автомобиля позволяет водителю вести автомобиль по автостраде с минимальной корректировкой направления и минимальным износом протектора. Регулировка геометрии рулевого управления возможна благодаря наличию возможности регулировки подвески автомобиля. Неправильные углы установки колес могут быть главной причиной почти каждой жалобы на плохую управляемость автомобиля. Правильные углы установки передних колес позволяет шинам катиться прямо. Неправильные углы установки передних колес вызывают легкое проскальзывание шин, их износ или сопротивление движению. Правильные углы установки колес устраняют сопротивление движению и увеличивает срок службы шин. Регулировка геометрии рулевого управления (углов установки колес) — это серия измерений и регулировок, которые позволяют автомобилю двигаться по прямой линии. Система рулевого управления, подвеска, колеса и шины вместе помогают предотвращать такое явление как «шимми» или перемещения автомобиля из стороны в сторону при его движении по автостраде («рыскание»). Любой зазор в рулевом приводе или подвеске вызывает нарушение управляемости автомобиля.

Имеются девять основных параметров, используемых для определения правильности геометрии рулевого управления. Некоторые из этих параметров регулируются впрямую, в то время как другие — нет. Каждый угол или размер дают ценную информацию, которую можно использовать при диагностировании причин жалоб на рулевое управления, управляемость и износ протектора:

• Продольный наклон оси поворота колеса
• Развал
• Схождение
• Плечо обкатки
• Угол тяги
• Разница в колесной базе (сдвиг)
• Поперечный наклон оси поворота колеса
• Суммарный угол
• Дорожный просвет

Параметры геометрии рулевого управления

Продольный наклон оси поворота колеса

Продольный наклон оси поворота колеса — это наклон оси поворотного шкворня относительно вертикали вперед или назад, если смотреть со стороны переднего колеса. Ось поворотного шкворня — это воображаемая линия, проходящая через центр элемента рулевого управления и колеса. Имеются три возможных угла продольного наклона оси поворота колеса:

• Положительный продольный наклон оси поворота колеса
• Отрицательный продольный наклон оси поворота колеса
• Нулевой продольный наклон оси поворота колеса

Положительный продольный наклон оси поворота колеса

Положительный продольный наклон оси поворота колеса имеет место в том случае, если точка пересечения оси поворота колеса с дорожным покрытием располагается перед точкой контакта колеса с дорогой. Положительный продольный наклон оси поворота колеса вызывает трение или сопротивление движению в задней части шины. Тянущий эффект, вызываемый продольным наклоном оси поворота колеса, заставляет шину перемещаться по прямой линии или возвращаться в положение «прямо вперед». В большинстве автомобилей используется положительный продольный наклон оси поворота колеса так, чтобы автомобиль самостоятельно возвращался в положение «прямо вперед».

Хотя положительный продольный наклон оси поворота колеса помогает сохранять устойчивость на курсе, слишком большой положительный продольный наклон оси поворота колеса может вызывать:

• Затрудненность действия рулевого управления и угловое колебательное движение управляемых колес («шимми») на низкой скорости
• «Рыскание» автомобиля на высокой скорости

Отрицательный продольный наклон оси поворота колеса

Отрицательный продольный наклон оси поворота колеса облегчает поворот автомобиля. При отрицательном продольном наклоне точка пересечения оси поворота колеса с дорожным покрытием располагается позади точки контакта колеса с дорогой. Отрицательный продольный наклон оси поворота колеса заставляет шину отклоняться от направления «прямо вперед» и облегчает действие рулевого управления. Недостаток отрицательного продольного наклона оси поворота колеса заключается в том, что движение в направлении «прямо вперед» становится более затруднительным, т.к. автомобиль стремится уйти вправо или влево, а не прямо, как это имеет место в случае положительного продольного наклона оси поворота колеса. В отличие от тележки для магазинных покупок, у которой управляемое колесо располагается за осевой линией неуправляемого моста тележки, это колесо располагается перед осевой линией и уходит вправо или влево. Хотя отрицательный продольный наклон оси поворота колеса и упрощает работу рулевого управления, слишком большой отрицательный продольный наклон оси поворота колеса может вызывать:

• «Рыскание» автомобиля
• Уменьшение эффекта самоцентрирования рулевого управления
• Уменьшение устойчивости автомобиля на курсе при торможении

Нулевой продольный наклон оси поворота колеса

Когда ось поворота колеса располагается строго вертикально, угол продольного наклона оси поворота колеса равен нулю. Нулевой продольный наклон оси поворота колеса оказывает нейтральное влияние на устойчивость автомобиля на курсе и рулевое управление. При нулевом продольном наклоне оси поворота колеса продолжение оси поворота колеса пересекается с дорожным покрытием точно в точке контакта шины с дорогой. Поэтому шина не стремится уйти ни в одном направлении. Без этой тяги, этого сопротивления движению не присутствуют никакие силы, стремящиеся повернуть колеса влево или вправо. Во многих автомобилях используется определенный положительный продольный наклон оси поворота колеса.

Развал — это наклон верхней части шины от вертикали внутрь или наружу, если смотреть со стороны передка автомобиля. Угол развала измеряется в градусах, минутах или секундах. Подобно продольному наклону оси поворота колеса, развал может имеет три возможных угла:

• Отрицательный развал: Вершина шины наклоняется внутрь
• Положительный развал: Вершина шины наклоняется наружу
• Нулевой развал: Шина не имеет никакого наклона

Положительный развал колес заставляет шину автомобили катиться в сторону от центра автомобиля. Слишком большой положительный развал колес тянет автомобиль в направлении стороны с большим развалом. Слишком большой положительный развал колес наклоняет вершину шины наружу, возлагая нагрузку автомобиля на внешний край шины и вызывая неравномерный износ.

Отрицательный развал колес заставляет шину катиться к центру автомобиля. Автомобиль имеет тенденцию уходить в сторону, которая имеет больший отрицательный развал колес. Слишком большой отрицательный развал колес наклоняет вершину шины внутрь, возлагая нагрузку на внутренний край шины и вызывая неравномерный износ.

Схождение — это разница в расстоянии между бортами ободьев передних колес перед мостом и позади его при нахождении колес в положении «прямо вперед». Схождение можно измерять в миллиметрах, градусах, минутах или секундах. Имеются три возможных варианта схождения:

• Положительное схождение (схождение) — это, когда расстояние между бортами ободьев колес в направлении движения автомобиля перед мостом меньше, чем позади моста (передние части шин ближе друг к другу, чем задние части шин).
• Отрицательное схождение (расхождение) — это, когда расстояние между бортами ободьев колес в направлении движения автомобиля перед мостом больше, чем позади моста (передние части шин дальше друг от друга, чем задние части шин).
• Нейтральное схождение — это, когда передние и задние части шин располагаются на одинаковом расстоянии друг от друга.

Задача схождения -держать шины на прямой линии относительно друг друга, когда они катятся по дороге. Схождение помогает управлять автомобилем и обеспечивать больший срок службы шин. Регулировки развала и продольного наклона оси поворота колеса и другие движущие силы при движении автомобиля имеют тенденцию поворачивать колеса в направлении наружу. Положительное или отрицательное схождение компенсируют действие этих сил.

Плечо обкатки

Плечо обкатки — это расстояние от точки пересечения оси поворота колеса (оси поворотного шкворня) с плоскостью дорожного полотна до линии пересечения центральной плоскости вращения колеса с этой же плоскостью. Плечо обкатки влияет на облегчение рулевого управления и уменьшение количества дорожных толчков, воспринимаемых водителем через рулевое колесо. Когда автомобиль поворачивается вправо или влево, шины отклоняются наружу при выполнении правого поворота и внутрь — при выполнении левого поворота. Правильное плечо обкатки шины уменьшает количество поперечных сил увода, воздействующих на передние шины при прохождении поворотов.

Угол тяги- это угол между осевой линией автомобиля (линией, которая проходит точно через центры переднего и заднего мостов) и линией тяги автомобиля. Линия тяги — это направление, в котором перемещался бы задний мост, если бы передние колеса не регулировали направление. Правильно отрегулированный автомобиль будет двигаться по дороге прямо, причем задние колеса будут строго следовать колее передних колес. Неправильно отрегулированные задние колеса вызывают ошибку по углу тяги и могут заставить автомобиль двигаться таким образом, что при движении автомобиля прямо кажется, будто автомобиль перемещается боком. При идеальной регулировке колеса автомобиля с обеих сторон перемещаются по прямой линии параллельно осевой линией автомобиля. Заднеприводные автомобили, если они не попали в аварию или не эксплуатировались в тяжелых условиях, редко нуждаются в регулировке.

Поперечный наклон оси поворота колеса (SAI)

Поперечный наклон оси поворота колеса (SAI), иногда называемый поперечным наклоном поворотного шкворня — это угол наклона оси поворотного шкворня при взгляде со стороны передка автомобиля. Для определения этого угла проведите воображаемую линию через центр поворотного шкворня. Угол между этой линией и вертикалью — это и есть искомый угол. Угол поперечного наклона оси поворота колеса аналогичен углу продольного наклона оси поворота колеса в том, что оба относятся к наклону оси поворотного шкворня. В отличие от продольного наклона оси поворота колеса поперечный наклон оси поворота колеса не регулируется, кроме случая замены элементов рулевого привода. Как и в случае продольного наклона оси поворота колеса, вес автомобиля, давящий на поворотный шкворень помогает колесам оставаться в положении «прямо вперед» и возвращаться в центральное положение при выходе из поворота. Поскольку угол поперечного наклона больше, чем угол продольного наклона шкворня, он оказывает большее влияние на управление направлением. Когда э
тот угол правилен, точка пересечения оси поворотного шкворня с дорожным покрытием находится рядом с центром поверхности контакта шины с дорогой. Правильный поперечный наклон оси поворота колеса приводит к уменьшению трения шин на поворотах, уменьшая износ протектора и величину усилия, прикладываемого к рулевому колесу.

Разница в колесной базе (сдвиг)

Разница в колесной базе — это расстояние между правой передней и правой задней шинами в сравнении с аналогичным расстоянием между левой передней и левой задней шинами. Эта разница и называется разницей в колесной базе или сдвигом. Неправильная разница в колесной базе вызывает быстрый износ протекторов и плохую работу рулевого управления.

Дорожный просвет

Различия в величине дорожного просвета — это разница в высоте автомобиля над дорогой при измерении в предписанных местах на верхних поверхностях переднего и заднего мостов прямо над мостами. Разница в дорожном просвете спереди и сзади влияют на угол продольного наклона оси поворота колеса, в то время как разница в дорожном просвете между сторонами влияет на угол развала.

Дорожный просвет — это особенно важный фактор при регулировке углов установки грузовиков малой грузоподъемности. Большинство спецификаций по регулировке углов установки для грузовиков малой грузоподъемности основывается на диапазоне значений дорожного просвета. Перед регулировкой продольного наклона оси поворота колеса, развала и схождения всегда следует измерить дорожный просвет и сравнить результаты измерений со спецификациями.

Суммарный угол

Суммарный угол образуется сложением угла развала и угла поперечного наклона оси поворота колеса. Этот угол показывает зависимость между положением оси поворотного шкворня и осью колеса. Если угол развала отрицателен, суммарный угол меньше угла поперечного наклона оси поворота колеса. Если угол развала положителен, суммарный угол больше угла поперечного наклона оси поворота колеса. Понимание этой зависимости может помочь вам в определении, не деформировалась ли ось колеса или стойка подвески.

Угол развала, продольный и поперечный углы наклона оси поворота

Для проверки углов установки колес требуется специализированный стенд. Покачайте подвеску автомобиля несколько раз. Перед проведением измерений все неисправности подвески должны быть устранены.

Если проверка выявила необходимость регулировки углов, действуйте следующим образом:

  • вначале проверьте отсутствие износа и повреждений верхней и нижней шаровых опор, отсутствие люфтов в ступичных подшипниках, отсутствие деформаций тяг и износа шарниров рулевой трапеции;
  • проверьте угол поперечного наклона оси поворота (без нагрузки);
  • проверьте схождение колес (без нагрузки);
  • проверьте угол продольного наклона оси поворота (без нагрузки).

Регулировка

Изменение углов продольного и поперечного наклона оси поворота достигается подбором толщины регулировочных шайб, устанавливаемых под осью крепления верхнего рычага.

Для замены шайб поднимите соответствующую сторону автомобиля домкратом, установите страховочную опору и отпустите болты крепления оси верхнего рычага.

В запасные части поставляются регулировочные шайбы следующих толщин: 1,0 мм, 1,6 мм, 3,2 мм.

Не устанавливайте в одном пакете более трех шайб. Заменяя шайбы, устанавливайте их сверху. Общая толщина пакета шайб не должна превышать 9,6 мм.

Разность толщин пакетов, установленных под передний и задний болт крепления, не должна превышать 4,8 м.

Определение необходимой толщины шайб (пакета шайб), производится следующим образом:

  • увеличьте толщину шайбы или пакета шайб под передним и задним болтами на 1 мм. Развал колеса с этой стороны автомобиля должен увеличиться на 0° 15′; угол продольного наклона оси поворота измениться не должен;
  • если под передним болтом крепления оси рычага установить пакет шайб на 1 мм больше, чем под задним болтом, угол продольного наклона оси поворота должен снизиться на 0° 24′; угол развала этого же колеса должен снизиться на 0° 7′ 30″;
  • если под передним болтом крепления оси рычага установить пакет шайб на 1 мм меньше, чем под задним болтом, угол продольного наклона оси поворота должен увеличиться на 0° 24′; угол развала этого же колеса должен увеличиться снизиться на 0° 7′ 30″;
  • если углы установки колес не удается отрегулировать должным образом, возможно искривление рамы автомобиля.

Схождение колес

  • Нанесите по периметру обеих шин контрольную линию мелом, опустите переднюю часть автомобиля, установив его на колеса. Покачайте переднюю часть автомобиля несколько раз вверх-вниз, чтобы элементы подвески заняли рабочее положение. Установите передние колеса в положение прямолинейного движения;
  • измерьте схождение колес;
  • измерьте расстояния А и В между контрольными линиями на одинаковой высоте с двух сторон обоих колес;
  • регулировка схождения достигается путем изменения длины средней тяги рулевой трапеции;

Рис. 1. проекции контрольных линий, нанесенных на шины; 2. пород автомобиля; 3. схождение = А-В; 4. угол схождения = 2 В

  • отпустите контргайки хомутов;
  • для регулировки схождения разворачивайте резьбовые соединения тяги с двух сторон на одинаковое количество витков. Проверьте, чтобы левый и правый наконечники (с двух сторон тяги) были ввернуты в тягу не менее чем на 35 мм резьбы, при этом длина обеих этих частей должна быть одинаковой;

  • затяните гайки стяжных хомутов предписанным моментом, используя динамометрический ключ.

Углы установки колес автомобиля. На что влияют?

Углы установки колес автомобиля. На что влияют?

От правильной регулировки колес автомобиля зависят многие факторы: управляемость автомобиля, срок службы покрышек, расход топлива, а также безопасность самого автомобиля. Так давайте разберемся в углах установки колес автомобиля, на что влияют и для чего нужны.

К рекомендациям фирм-производителей автомобилей по установке колес следует относиться с полной ответственностью. Для каждой модели авто эти рекомендации различны. Эти углы обеспечивают наилучшие показатели устойчивости и управляемости, а также минимальный износ шин конкретной модели автомобиля.

Периодически при эксплуатации авто (через 30 000 км пробега) их полезно контролировать, а если на машине были заменены отдельные элементы подвески и тем более после серьезных ударов по ходовой это просто необходимо делать сразу. В любом случае следует помнить, что регулировка углов развала и схождения управляемых колес является заключительной операцией ремонта подвески, деталей ходовой части и рулевого управления автомобиля.

Какие параметры установки колес на что влияют и для чего нужны.

Максимальный угол поворота колес

Он характеризует максимальный угол, при котором повернется колесо автомобиля при полностью вывернутом руле. И чем меньше этот угол, тем больше точность и плавность управления. Ведь для поворота даже на небольшой угол потребуется лишь малое движение рулем.

Но не стоит забывать, что чем меньше максимальный угол поворота, тем меньше радиус поворота автомобиля. Т.е. развернутся в ограниченном пространстве будет очень тяжело. Вот и приходится производителям искать некую ‘золотую середину’, маневрируя между большим радиусом поворота и точность управления.

Плечо обката

Плечо обката — кратчайшее расстояние между серединой покрышки и осью поворота колеса. Если ось вращения колеса и середина колеса совпадает, то значение считается нулевым. При отрицательном значении — ось вращения будет смещаться наружу колеса, а при положительном значении — внутрь.

Для автомобилей с задним приводом рекомендуется плечо обката с нулевым или отрицательным значением. Но в практике, из-за конструкции автомобиля, сделать это очень сложно, т.к. механизм не помещается внутрь колеса. Вот и получается в итоге автомобиль с положительным плечом обката, который ведет себя непредсказуемо: руль при проезде по неровностям может вырывать из рук, при проезде поворотов создается ощутимый момент, препятствующий равномерному движению.

Для борьбы с положительным плечом оката, специалисты наклоняли ось поворота в поперечном направлении и делали положительный развал колес. Это хоть и уменьшало плечо обката автомобиля, но плохо сказывалось на управлении автомобилем в повороте.

Угол кастера

Кастер отвечает за динамическую стабилизацию управляемых колес. Если говорить просто, то кастер заставляет автомобиля ехать прямо при отпущенном руле. Т.е. если вы убрали руки с руля, то автомобиль в идеале должен ехать прямо и не куда не отклоняться. Если же на автомобиль действует боковая сила (например, ветер), то кастер должен обеспечивать очень плавный поворот автомобиля в сторону действия силы при отпущенном руле. К тому же, кастер не дает машине опрокинуться.

Главная функция кастера — это наклон колес в сторону поворота руля автомобиля. Наклон колеса влияет на сцепление с дорогой, а значит и на управляемость автомобиля. Если автомобиль двигается прямо, то колеса имеются наибольшее сцепление с дорогой, что обеспечивает для водителя быстрый старт и позднее торможение. А вот в повороте все иначе.

При повороте колеса, покрышка деформируется под действием боковых сил. И чтобы сохранить максимальное пятно контакта с дорогой, колесо автомобиля тоже наклоняется в сторону поворота. Но везде нужно знать меру, ведь при очень большом кастере, колесо автомобиля будет сильно наклоняться, и утратит тогда сцепление с дорогой.

Поперечный наклон оси поворота

Отвечает за весовую стабилизацию управляемых колес. Суть в том, что в момент отклонения колеса от ‘нейтрали’ передок начинает подниматься. А так как весит он немало, то при отпускании руля под действием силы тяжести система стремится занять исходное положение, соответствующее движению по прямой. Правда, чтобы эта стабилизация работала, нужно сохранить (хоть и небольшое, но нежелательное) положительное плечо обката.

Изначально, поперечный угол наклона оси поворота был применен инженерами для устранения недостатков подвески автомобиля. Он избавлял от таких ‘недугов’ автомобиля как положительный развал колес и положительное плечо обката.

Во многих автомобилях применяется подвеска типа ‘Мак-Ферсон’. Она дает возможность получить отрицательное или нулевое плечо обката. Ведь ось поворота колеса состоит из опоры одного единственного рычага, которой легко можно поместить внутрь колеса. Но и эта подвеска не совершенна, ведь из-за его конструкции сделать угол наклона оси поворота маленьким практически невозможно. В повороте он наклоняет внешнее колесо под невыгодным углом (как у положительного развала), а внутреннее колесо одновременно наклоняется в противоположную сторону.

В результате пятно контакта у внешнего колеса сильно уменьшается. А так как на внешнее колесо в повороте приходится основная нагрузка, вся ось сильно теряет в сцеплении. Это, конечно, можно частично компенсировать кастером и развалом. Тогда сцепление внешнего колеса будет хорошим, а у внутреннего — практически исчезнет.

Схождение колес автомобиля

Существует два вида схождения автомобиля: положительное и отрицательное. Определить тип схождения очень просто: нужно провести две прямые линии вдоль колес автомобиля. Если эти линии пересекутся спереди автомобиля, то схождение положительное, а если сзади — отрицательное. Если будет положительное схождение передних колес, то автомобиль будет легче заходить в поворот, а также приобретет дополнительную поворачиваемость.

На задней оси при положительном схождении колес, автомобиль при прямолинейном движении будет более устойчивым, а если будет отрицательное схождение — то автомобиль будет вести себя неадекватно, и рыскать из стороны в сторону.

Но следует помнить, что чрезмерное отклонение схождения автомобиля от нулевого значения увеличит сопротивление качению при прямолинейном движении, в поворотах это будет заметно в меньшей степени.

Развал колес

Развал колес, как и схождение, может быть как отрицательным, так и положительным.

Если смотреть спереди автомобиля, и колеса будут наклоняться вовнутрь, то это отрицательный развал, а если будут отклоняться наружу автомобиля — то это уже положительный развал. Развал колеса необходим для сохранения сцепления колеса с дорожным полотном.

Изменение угла развала колес сказывается на поведении автомобиля на прямой, ведь колеса стоят не перпендикулярно дороге, а значит имеют не максимальное сцепление. Но это сказывается только на заднеприводных автомобилях при трогании с места с пробуксовкой.

Поперечный наклон оси поворота колеса

Почти на всех спортивных автомобилях передние колеса устанавливаются с отрицательным развалом, вопрос только в том, какой величины установить этот развал. Часто скоростные машины выполняются с большим отрицательным развалом, потому что предполагается, что это помогает улучшить управляемость, особенно при прохождении поворотов. Отрицательный развал, обеспечиваемый передней подвеской, улучшает положение одного колеса относительно дороги. Это может быть левое переднее колесо в правом повороте или правое колесо в левом повороте. На это колесо приходится большая динамическая нагрузка, поэтому важно правильно установить развал для обеспечения правильного положение колеса относительно дороги.

Итак, правильная установка высоко нагруженного переднего колеса очень важная задача. В качестве основной идеи установки колеса возьмем экстремальный случай (к несчастью, встречающийся на некоторых автомобилях ранних поколений). Будем рассматривать поведение правого переднего колеса в левом повороте. Геометрия подвески обеспечивает положительный развал передних колес до 5÷7 градусов. При скоростном прохождении поворота шины выглядят так, как будто они хотят сойти с диска и автомобиль явно плохо управляется. Достаточно сказать, что некоторые изменения в геометрии подвески (увеличение продольного наклона оси поворота для обеспечения динамического отрицательного развала, увеличение статического отрицательного развала, установка более жестких пружин подвески для снижения крена кузова, уменьшение высоты подвески, изменение положения рычагов подвески и т.д. и т.п.) приведут к совершенно другому поведению того же автомобиля движущемся с той же скоростью в том же повороте. Автомобиль можно сделать полностью управляемым, особенно в сравнении с первоначальной версией.

Многие спортивные автомобили с большим отрицательным развалом (до 2,5÷3,5 градусов) не всегда имеют хорошие характеристики управляемости и имеют очень быстрый износ внутреннего края шины. Часто такие машины проявляют недостаточную поворачиваемость. Причина лежит в том, что при слишком большом угле развала передних колес пятно контакта шины с дорогой нагруженного колеса уменьшается тем больше, чем сильнее повернуто колесо. Этот эффект более выражен на легких автомобилях с очень широкими шинами.

Рассмотрим поведение автомобиля при тяжелом торможении. Передняя часть автомобиля «ныряет» и в подвеске практически всегда возникает добавочный отрицательный развал. Итак, при торможении Вам нужно иметь максимальное пятно контакта шины с дорогой. Для обеспечения максимальной эффективности торможения колеса должны быть расположены как можно ближе к вертикали, без какого-либо развала и схождения (на практике это реализовать никогда не удается).

Считается, что наиболее приемлемый статический отрицательный развал колеса должен лежать в пределах 0,5÷1,5 градуса. Следует избегать установки отрицательного развала более 1,5 градусов.

Продольный наклон оси поворота (Castor)

Продольный наклон оси поворота переднего колеса. «А» и «В» — центры шаровых шарниров поворотного кулака. Точка «В» всегда располагается спереди центра колеса, точка «А» позади центра колеса.

Продольный наклон оси поворота колеса определяется как угол между вертикалью, восстановленной из точки контакта колеса с дорогой, и линией, соединяющей центры шаровых шарниров поворотного кулака (колесной ступицы). Продольный наклон оси поворота приводит к изменению развала колес при повороте колеса влево и вправо от положения прямолинейного движения.

Например, при повороте влево правое переднее колесо приобретает дополнительный отрицательный развал в то время, как левое колесо теряет отрицательный развал (движение в сторону положительного развала). Оба передних колеса должны иметь одинаковый статический наклон оси поворота. Чем больше продольный наклон оси поворота, тем в большей степени будет изменяться развал колес при повороте.

Для улучшения положения колес относительно дороги при прохождении поворотов угол продольного наклона оси поворота может быть изменен. Если автомобиль имеет большой статический отрицательный развал (больше 2÷3 градусов), нельзя изменить продольный наклон оси поворота так, чтобы еще больше увеличить отрицательный развал в повороте (речь, как Вы помните, идет только о правом переднем колесе в левом повороте). Противоположное колесо в любом случае будет терять отрицательный развал, но очень редко получается нулевой и практически никогда положительный развал. В основном внутреннее (по отношению к повороту) колесо изменяет развал не так, как бы хотелось. Большой статический отрицательный развал обычно устанавливают там, где трудно увеличить продольный наклон оси поворота, обеспечивающий достаточный динамический развал при прохождении тяжелых поворотов.

Когда на автомобиле для прохождения поворотов устанавливают слишком большой отрицательный угол развала, внешний край шины редко подвергается заметному износу, в то время как внутренний край изнашивается значительно. Шина изнашивается очень быстро и почти всегда по внутреннему краю обоих колес износ неравномерный.

Регулировки подвески, ведущие к увеличению динамического отрицательного развала, могут привести к недостаточной поворачиваемости в резких поворотах (недостаточная поворачиваемость слабее проявляется в длинных пологих поворотах). Нужно проделать настроечные работы (конечно, на каждом автомобиле по разному) в области регулировки характеристик подвески, которые обеспечат наилучшую управляемость автомобиля.

Считается, что наиболее выгодный диапазон продольного наклона оси поворота составляет 3÷8 градусов. Начальный установочный угол продольного наклона должен быть равен 3÷4 градуса, но должна быть обеспечена возможность его регулировок с шагом в 1 градус до максимальной (8 градусов) величины. Угол продольного наклона увеличивают, если при прохождении тяжелых поворотов возникает положительный развал внешнего (по отношению к повороту) колеса. Для низкоскоростных автомобилей угол продольного наклона должен укладываться в диапазон 2÷7 градусов.

Поперечный наклон оси поворота (KPI)

Ось вращения колеса «X-Y» и плоскость крепления колеса «А-В», перпендикулярная оси вращения. Линия «C-D» соединяет центры шаровых опор ступицы. «Е» обозначен угол поперечного наклона оси поворота колеса (KPI).
Вылет колёсного диска (ЕТ) — расстояние между плоскостью симметрии колеса (D) и плоскостью его крепления (С).
1 — положительный вылет (плоскость крепления (С) находится между внешней стороной колеса и плоскостью его симметрии (D)),
2 — отрицательный вылет (плоскость крепления (С) расположена между плоскостью симметрии колеса (D) и его внутренней стороной.)
Точка «X» пересечения оси поворота колеса с дорогой (нормальный случай).
Точка «X» пересечения оси поворота колеса расположена по краю пятна контакта (допустимый случай).
Точка «X» пересечения оси поворота колеса расположена далеко от пятна контакта. Автомобиль в некоторых ситуациях становиться нестабильным в управлении. Расстояние «А» не должно превышать 25 мм.
Угол поперечного наклона оси поворота слева (А), больше, чем справа (В).
Сравнение ступиц с разными углами продольного наклона оси поворота.

Современные автомобили не имеют реального шкворня, вокруг которого поворачивается управляемое колесо. Однако принцип шкворня в подвеске все равно остается. Поперечный наклон оси поворота (шкворня) представляется линией, соединяющей центры шаровых шарниров. Угол поперечного наклона определяется между этой линией и осью, перпендикулярной оси вращения колеса.

Линия, проходящая через центры шарниров ступицы, пересекается с поверхностью дороги в некоторой точке, более или менее отстоящей от центра пятна контакта. Это расстояние (плечо обкатки) довольно важный показатель.

Обычно точка пересечения лежит внутри пятна контакта и колесные диски имеют большой положительный вылет. При изменении колеи колес с помощью проставок или применения диска специальной конструкции, ситуация меняется в сторону ухудшения положения.

Примечание: вылетом колесного диска называется расстояние между плоскостью симметрии колеса и плоскостью его крепления. Различают положительный и отрицательный вылет. Вылет считается положительным если плоскость крепления находится между внешней стороной колеса и плоскостью его симметрии. При отрицательном вылете плоскость крепления расположена между плоскостью симметрии колеса и его внутренней стороной. Термин «offset» означает наличие отрицательного вылета, a «in-set» означает наличие положительного вылета, у нас же принято называть и положительный и отрицательный вылет термином «оффсет», что вносит путаницу в терминологию. Далее по тексту мы будем указывать какой именно — положительный или отрицательный вылет имеется ввиду.

Оптимальный угол поперечного наклона оси поворота лежит в диапазоне 9÷12 градусов, предпочтительнее устанавливать его равным 10 градусам. Обычно изменить угол поперечного наклона бывает невозможно, хотя его эффективная величина может быть изменена (в определенных пределах) установкой соответствующего отрицательного развала.

В массовом производстве автомобилей колеса устанавливают с погружением внутрь кузова (положительный вылет). При этом руководствуются главным принципом создания плеча обкатки: точка пересечения оси поворота колеса должна быть внутри пятна контакта колеса с дорогой и внутри колесной колеи. При создании спортивных автомобилей иногда устанавливают колеса с большим отрицательным вылетом только на том основании, что «это лучше выглядит», часто не задумываясь о вреде, нанесенном управляемости.

Иметь широкую колею колес хорошо до определенных пределов и уж, конечно, не в ущерб геометрии подвески.

Установим диски с таким отрицательным вылетом (или проставки соответствующей толщины), чтобы колесо отодвинулось от ступицы на 75 мм, увеличив тем самым колею передних колес на 150 мм. В связи с нововведениями рулевое управление будет проявлять тенденцию к множественным обратным ударам, особенно на неровном покрытии. Эта ситуация не очень хороша и может обернуться потерей контроля над автомобилем. Это случается, когда колесо наезжает на выступ дорожного покрытия и получает тенденцию повернуться в направлении возникшего сопротивления (левое колесо хочет повернуться влево, а правое — вправо). Это приводит к возникновению опрокидывающего момента относительного положения колес и их оси поворота.

Чем ближе точка пересечения поперечной оси поворота располагается относительно центра пятна контакта (уменьшение плеча обкатки), тем меньше действие вредного опрокидывающего момента и наоборот.

Рассмотрим другой случай. Пусть колесо с большим отрицательным вылетом наезжает на неровную поверхность (например, левое). Другое колесо (правое) остается на ровной поверхности. Автомобиль при этом получает тенденцию к повороту влево.

Иногда применяется геометрия подвески, сходная с подвеской картинга (с очень большим отрицательным вылетом). Это приводит к тому, что при повороте колеса от положения прямолинейного движения одна сторона шасси приподнимается, а другая — опускается. Так, если автомобиль поворачивает влево, левое переднее колесо стремится приподнять левую сторону кузова, правое колесо стремиться опустить эту сторону автомобиля. Чем больше отрицательным вылет, тем более выражена указанная тенденция (принудительное изменение геометрии кузова).

На многие автомобили устанавливаются колёса с большим отрицательным вылетом, но следует рассматривать только те случаи, в которых это приносит вред. Если требуется увеличить колею автомобиля, то следует изготовить новые рычаги подвески и рулевого управления, чем устанавливать проставки для увеличения отрицательного вылета или колёсные диски с увеличенным отрицательным вылетом. Это конечно трудоёмкий но и самый эффективный путь получить хорошо управляемый автомобиль.

В соответствии с выше изложенным, точка пересечения оси поворота колеса с поверхностью, по крайней мере должна проходить по внутреннему краю шины, однако управляемость автомобиля лучше, когда эта точка лежит по центру пятна контакта.

Избегайте устанавливать колёса со слишком большим отрицательным вылетом. Заметим, что современные спортивные автомобили имеют колеса с большим положительным вылетом.

Взаимосвязь между продольным и поперечным углами наклона оси поворота

Эти два геометрических фактора тесно между собой связаны, поскольку при данном угле поворота рулевого колеса передние колеса изменяют свой развал при изменении любого из указанных факторов. Например, если автомобиль поворачивает вправо, левое переднее колесо приобретает дополнительный отрицательный развал, правое же колесо теряет отрицательный развал иногда вплоть до положительного. В противоположном повороте изменение углов развала меняет направление. Поведение подвески можно отслеживать в стационарных условиях: пусть кто-нибудь вращает рулевое колесо, а Вы наблюдайте за изменением положения колес относительно пола.

Комбинация углов продольного и поперечного наклона оси поворота может привести к желаемому закону изменения динамического развала колес. Например, если ступица имеет 9 градусов поперечного наклона оси поворота при 6 градусах продольного наклона, при данном угле поворота рулевого колеса развал увеличивается сильнее, чем при комбинации 12 градусов поперечного и 3 градусах продольного наклона. Однако, регулировать продольный наклон легче, чем поперечный.

Желаемый закон изменения развала колес при данном угле поперечного наклона оси поворота может быть получен регулировкой только продольного наклона. Как только Вы уясните основной принцип работы подвески, Ваш взгляд на геометрию передней подвески никогда не будет оставаться постоянным: чем больше будет получено знаний и опыта, тем интереснее будет проводить изменения настроек подвески.

На взаимосвязь углов наклона оси поворота колеса будет накладывать свое влияние крен кузова. Чем больше крен кузова, тем сильнее меняется развал колес в совершенно ненужном направлении. Восстановление баланса может быть направленным: либо установить более жесткие пружины подвески, либо стабилизаторы поперечной устойчивости, либо более жесткие амортизаторы.

Динамическая взаимосвязь изменений углов наклона оси поворота колеса, углов установки рычагов подвески, развала и крена кузова очень сложная, поэтому довольно трудно понять полностью работу подвески.

Дефектовка кривой подвески по распечатке со сход-развала.

После серьёзных ударов в колесо (ДТП, бордюры, ямы.) часто можно заметить, что колесо в которое пришелся удар, встало в неестественное положение (заметно изменился развал колеса, или появилось заметное продольное смещение колеса – колесо заметно сдвинулось в арке крыла назад или вперёд, или произошло поперечное смещение колеса – колесо заметно выдвинулось из арки крыла наружу или задвинулось в арку).
В таких случаях, обычно обращаются к кузовщикам, к ходовикам или на сход-развал (для устранения или хотя бы для диагностики неисправностей). Но редко наверное можно попасть в контору, где есть чёткая отработанная система рациональной диагностики таких случаев (что реально деформировалось – кузов или какие то детали подвески).
Обычно клиенту предлагают заменить всю подвеску с этой стороны (куда пришелся удар), на всякий случай. Рихтовщики делают свою работу по выравниванию кузова (с разной точностью контроля геометрии контрольных точек) (большинство рихтовщиков не имеют никаких измерительных систем, кроме рулетки и отдают приоритет зазорам внешних панелей кузова и прочей визуальной красоте автомобиля)). Потом наконец везут тачку на сход-развал и там развальщик говорит, что машина получилась таки кривая и сход-развалом эту кривизну не исправишь.
Где то в этой (выше-описанной) технологической цепочке явно есть слабое место.
По-умному, должно всё происходить так:
— детали ходовки конечно не помешает заменить, при малейшем сомнении в их геометрии (хотя тут можно экономить, проявив смекалку).
— кузов и подрамник нужно проверить на геометрию контрольных точек (проверить соответствие координат контрольных точек данного кузова, координатам указанным в специальных картах кузова – карты существуют по всем автомобилям) (если нет карт контрольных точек, то нужно хотя бы сверить геометрию на битой стороне кузова с геометрией не битой стороны) Есть различные способы проверки геометрии контрольных точек кузова: от рулетки с нитками, уровнями, отвесами, строительными нивелирами и другими подручными средствами, вплоть до компьютерного 3D диагностического стенда.

Если рихтовщики восстановят геометрию контрольных точек, подвеска будет собрана из заведомо стандартных деталей, то и углы в подвеске получатся стандартными на сход-развале.
Но далеко не всем автолюбителям везёт получить такую грамотную услугу на практике. У автолюбителей велик запрос на то чтобы выяснить простыми способами: что именно привело к нарушению положения колёс автомобиля (что именно погнулось). Именно про это и хочу сейчас рассказать.
Самый лучший вариант – обратиться за проверкой УУК (углов установки колёс) на компьютерный стенд сход-развала с замкнутым контуром. Только нужно поставить условие, чтобы развальщик измерил и отразил в распечатке максимальное количество углов и линейных параметров, которые стенд способен измерить.

Как минимум, там должен быть вот такой список УУК:
1)схождение на передней (Front Toe) и задней (Rear Toe).
2)развалы всех четырёх колёс (Camber).
3)продольный наклон оси поворота, наклон шкворня (Caster) правого и левого передних колёс
4)поперечный наклон оси поворота правого и левого передних колёс (SAI, KPI).
5)включенный (приведённый, присоединённый, дополнительный поперечный.) (Include Angle) угол для правого и левого передних колёс
6)угол движения ( угол осевой нагрузки, скрещивание осей.) (Trust Angle).
7)поперечное смещение осей (у стендов Hunter, эта функция называется «Углы симметрии»)
8)продольное смещение колёс передней оси (Sat Back) (обычно даётся в угловых величинах).
9)обратное схождение в повороте (проверка Аккермана) (разность углов поворота при повороте колёс на 20°) (Toe-Out On Thruns).
11)Отклонение оси кузова от оси шасси (очень редкая функция у стендов сход-развала). У некоторых стендов Hunter это функция «body angle». Легко измеряется простыми натуральными измерениями в моём видео «Сход-развал лучше компьютера».

Рассматривая эти УУК, по конкретному автомобилю, можно много что сказать о геометрии шасси этого автомобиля.

Вот схема подвески Макферсон, когда развал нормальный (близок к нулю) и всё там ровно.

Например, у вас нарушен развал колеса (измерения подтверждают, что развал выходит за рамки допустимого)
В чём может быть причина этого косяка?
Смотрите на «поперечный наклон» (№4 в списке УУК) справа и слева. Если поперечные наклоны разные по сторонам (и разница эта соответствует по величине и по знаку разнице развалов по сторонам)

то это может означать что деформирован кузов, подрамник или рычаги подвески: либо поперечно сместилась точка верхнего крепления подвески на кузове (точка крепления опоры стойки Макферсон или крепление оси верхнего рычага), либо поперечно сместилась точка крепления нижнего рычага на кузове, либо поперечно деформировался подрамник, либо погнулись рычаги подвески.
По «поперечному смещению осей» (№7 в списке УУК) можно определить, какой конец оси поворота сместился – верхний или нижний.
Длину рычагов (в поперечном направлении) можно измерить дополнительно.
Можно измерить расстояние между стаканами кузова (под капотом)
———————————————————————————————————————-
Если поперечные наклоны одинаковые по сторонам, а развалы разные, то смотрите на «включенный угол» (№5 в списке УУК). Если включенные углы разные по сторонам, а поперечные наклоны одинаковые по сторонам, то разница развалов наверняка из за погнутой стойки Макферсон и (или) погнутого кулака (цапфы) или даже палец шаровой опоры может быть погнут. Тогда отпадают подозрения на деформацию кузова, рычагов и подрамника.
Иногда можно вычислить кривой шток на амортизаторной стойке Макферсон по изменению развала колеса при вращении освобождённого штока стойки (хотя, стойка с кривым штоком наверняка будет заклинивать в работе и потечёт)).

Или например, у вас обнаружилось продольное смещение колёс оси с независимой подвеской. Люди часто обнаруживают такой дефект визуально, наблюдая разные зазоры спереди и сзади, между колесом и аркой крыла кузова (зазоры эти принято измерять «в пальцах»))

Продольное смещение колёс обычно бывает назад по ходу движения автомобиля, поэтому рассмотрим этот вариант.

В чём может быть причина такого косяка?
Когда идёт речь о передней оси, смотрите кастеры (№3 в списке УУК), по сторонам. Если кастеры разные по величине (или даже по знаку)), то с той стороны где имеем продольное смещение колеса назад, там обычно и кастер меньше.

Это значит что верхняя точка оси поворота (стакан с опорой стойки или верхний рычаг) не сместились, а сместилась нижняя точка оси поворота (шаровая опора) назад. Возможно что погнулся нижний рычаг подвески (или растяжка на Ладе), или погнулся подрамник или даже погнулся лонжерон кузова (или вырвало «Краба» и погнуло «Телевизор» на Ладе)

Если кастеры одинаковые по сторонам, а продольное смещение переднего колеса присутствует, то это означает, что сместились продольно и верхняя точка оси поворота (стакан кузова или верхний рычаг или место крепления верхнего рычага на кузове) и нижняя точка оси поворота (нижняя шаровая опора с нижним рычагом, подрамником, лонжероном).

Это значит что кузов однозначно кривой. Хотя, это вряд ли сильно отразится на управляемости авто.
—————————————————————————————
Конечно же, диагностика продольного смещения колёс в колёсных арках пальцами – это не является точными измерениями (крыло может быть приварено к кузову криво, кузов может быть развёрнут относительно шасси). Некоторые измеряют расстояние между центрами передних и задних колёс по сторонам (сравнивают правую и левую стороны) для определения продольного смещения. Однако и тут могут быть неточности (например, из за смещения задней оси).

Угол Sat Back, измеренный стендом сход-развала, тоже наверняка не показывает реальное смещение, а привязан к линии движения шасси (т.е зависит например от схождения задних колёс).
Поэтому конечно лучше измерять геометрию шасси (кузова) с помощью системы, которая изначально измеряет все размеры от одной заданной продольной оси – базы.
——————————————————————————————-
Но продолжим наш анализ, когда измерительной системы нет.
Например, вы заметили, что передние управляемые колёса (или одно из колёс) как то неестественно «загребают» и проскальзывают, в пятне контакта, при движении в повороте.
В чём может быть причина такого косяка:

Тут нужно обратить внимание на обратное схождение в повороте (№10 в списке УУК). Этот угол указывает нам на то как работает правило Аккермана в данной рулевой трапеции.
И если мы видим нарушение с какой то стороны, то это наверняка означает, что с этой стороны погнута сошка кулака (куда присоединяется рулевая тяга).
Ну и конечно же сильное нарушение схождения колёс (№1 в списке УУК) на передней оси тоже приведёт к нарушению Аккермана и будут наблюдаться проскальзывания колёс в повороте.

Если вы заметили поперечное смещение осей (задней относительно передней) то вам конечно не помешает тогда видение кузова (зная расположение продольной оси симметрии кузова, мы можем определить, какая именно ось сместилась).
Ну или по вылету колёс из арок крыльев, визуально можно прикинуть, какая из осей сместилась в поперечном направлении (и сравнить это наблюдение с показаниями стенда).

Натуральное смещение измеряется в линейных единицах (в миллиметрах), но стенды часто выдают поперечное смещение (№7 в списке УУК) в угловых величинах (в минутах).
Если подвески осей независимые, то поперечное смещение осей может совпадать с разницей развалов (№2 в списке УУК) по сторонам на какой то оси из этого так же можно сделать выводы о причинах смещения.
—————————————————————————————-
Заслуживают внимания и углы схождения на задней оси. Тут для каждого типа подвески свои выводы могут быть из анализа этих углов.

Развал-схождение

ДЛЯ ЧЕГО НУЖНЫ УГЛЫ УСТАНОВКИ КОЛЕС?

Периодически при эксплуатации авто (через 30 000 км пробега) их полезно контролировать, а если на машине были заменены отдельные элементы подвески и тем более после серьезных ударов по ходовой это просто необходимо делать сразу. В любом случае следует помнить, что регулировка углов развала и схождения управляемых колес является заключительной операцией ремонта подвески, деталей ходовой части и рулевого управления автомобиля.

ПОПЕРЕЧНЫЙ НАКЛОН ОСИ ПОВОРОТА

Отвечает за весовую стабилизацию управляемых колес. Суть в том, что в момент отклонения колеса от «нейтрали» передок начинает подниматься. А так как весит он немало, то при отпускании руля под действием силы тяжести система стремится занять исходное положение, соответствующее движению по прямой. Правда, чтобы эта стабилизация работала, нужно сохранить (хоть и небольшое, но нежелательное) положительное плечо обката.

Изначально, поперечный угол наклона оси поворота был применен инженерами для устранения недостатков подвески автомобиля. Он избавлял от таких «недугов» автомобиля как положительный развал колес и положительное плечо обката.

Во многих автомобилях применяется подвеска Мак-ферсон . Она дает возможность получить отрицательное или нулевое плечо обката. Ведь ось поворота колеса состоит из опоры одного единственного рычага, которой легко можно поместить внутрь колеса. Но и эта подвеска не совершенна, ведь из-за его конструкции сделать угол наклона оси поворота маленьким практически невозможно. В повороте он наклоняет внешнее колесо под невыгодным углом (как у положительного развала), а внутреннее колесо одновременно наклоняется в противоположную сторону.

В результате пятно контакта у внешнего колеса сильно уменьшается. А так как на внешнее колесо в повороте приходится основная нагрузка, вся ось сильно теряет в сцеплении. Это, конечно, можно частично компенсировать кастером и развалом. Тогда сцепление внешнего колеса будет хорошим, а у внутреннего — практически исчезнет.

СХОЖДЕНИЕ КОЛЕС АВТОМОБИЛЯ

Существует два вида схождения автомобиля: положительное и отрицательное. Определить тип схождения очень просто: нужно провести две прямые линии вдоль колес автомобиля. Если эти линии пересекутся спереди автомобиля, то схождение положительное, а если сзади — отрицательное. Если будет положительное схождение передних колес, то автомобиль будет легче заходить в поворот, а также приобретет дополнительную поворачиваемость.

На задней оси при положительном схождении колес, автомобиль при прямолинейном движении будет более устойчивым, а если будет отрицательное схождение — то автомобиль будет вести себя неадекватно, и рыскать из стороны в сторону.

Но следует помнить, что чрезмерное отклонение схождения автомобиля от нулевого значения увеличит сопротивление качению при прямолинейном движении, в поворотах это будет заметно в меньшей степени.

РАЗВАЛ КОЛЕС

Развал колес, как и схождение, может быть как отрицательным, так и положительным.

Если смотреть спереди автомобиля, и колеса будут наклоняться вовнутрь, то это отрицательный развал, а если будут отклоняться наружу автомобиля — то это уже положительный развал. Развал колеса необходим для сохранения сцепления колеса с дорожным полотном.

Изменение угла развала колес сказывается на поведении автомобиля на прямой, ведь колеса стоят не перпендикулярно дороге, а значит имеют не максимальное сцепление. Но это сказывается только на заднеприводных автомобилях при трогании с места с пробуксовкой.

Кастор и прочее.

Заметка Михаила, вскрыла некоторые вопросы относительно настройки углов управляемых колес.

Общими усилиями, постараемся разобраться.

Развал (camber)— отражает ориентацию колеса относительно вертикали и определяется как угол между вертикалью и плоскостью вращения колеса.

У болидов ф1 развал отрицательный

Схождение (TOE) —характеризует ориентацию колес относительно продольной оси автомобиля.

Считается, что влияние отрицательного развала нужно компенсировать, отрицательным схождением и наоборот, из-за деформации шины в пятне контакта «разваленное» колесо можно представить как основание конуса.

На картинке положительный развал и положительное схождение.

Одна из положительнх сторон отрицательного схождения—увеличение скорости реакции рулевого управления.

Помимо развала и схождения, которые можно увидеть «глазом», присутствует еще несколько параметров, которые оказывают влияние на управляемость авто.

Плечо обката—один из параметров, который влияет на чувствительность рулевого управления. Благодаря ему руль «сигнализирует» о нарушении равенства продольных реакций на управляемых колесах (неровности покрытия, неравномерное распределение тормозных сил между правым и левым колесом).

Положительное (а) и отрицательное (6) плечо обката:
А, Б — центры шаровых шарниров передней подвески;
В — точка пересечения условной оси, «шкворня», с поверхностью дороги;
Г — середина пятна контакта шины с дорогой.

Плечо обката не оказывает влияния на легкость рулевого управления. При наличии плеча обката действующие на управляемые колеса продольные силы создают моменты, стремящиеся развернуть их вокруг оси поворота. Но в случае равенства сил на обоих колесах моменты оказываются «зеркальными», т.е. равными и противоположно направленными. Взаимно компенсируя друг друга, они не оказывают воздействия на рулевое колесо. Однако моменты нагружают детали рулевой трапеции растягивающими или сжимающими (в зависимости от расположения плеча обката) усилиями.

(Отрицательный развал увеличивает положптельное значение плеча обката)

Весовая стабилизация передних колес.

При повороте колеса поднимается передняя часть авто, поэтому под действием веса колесо стремится занять положение прямолинейного движения. Весовая, или статическая, стабилизация передних колес (т. е. обеспечение их возврата в направление прямолинейного движения) обеспечивается положительным плечом обката и углом поперечного наклона оси поворотной стойки .

Поперечный наклон поворотной стойки.

SAI — угол поперечного наклона оси поворота управляемого колеса (с уменьшением поперечного угла эффективность весовой стабилизации снижается, избыточный наклон приводит к чрезмерному усилию на руле)

IA — включенный угол (неизменным конструктивный параметр авто, определяет взаимную ориентацию оси поворота и цапфы колеса)

γ — угол развала колеса

r — плечо обката (в данном случае, положительное)

rц — поперечное смещение оси поворота

В 2-рычажной подвеске включенный угол определяется только геометрией цапфы.

Механизм работы весовой стабилизации.

При повороте колеса его цапфа движется по дуге окружности, плоскость которой перпендикулярна оси поворота. Если ось вертикальна, цапфа перемещается горизонтально. Если ось наклонена, траектория цапфы отклоняется от горизонтали.

У дуги, которую описывает цапфа, появляются вершина и нисходящие участки. Положение верхней точки дуги определяется направлением наклона оси поворота колеса. При поперечном наклоне вершина дуги соответствует нейтральному положению колеса. Значит, при отклонении колеса от нейтрали в любую сторону цапфа (а вместе с ней и колесо) будет стремиться опуститься ниже исходного уровня. Колесо работает как домкрат – приподнимает находящуюся над ним часть автомобиля. «Домкрату» противодействует сила, прямо зависящая от ряда параметров: веса поднятой части автомобиля, угла наклона оси, величины ее поперечного смещения и угла поворота колеса. Она пытается вернуть все в исходную, устойчивую позицию, т.е. повернуть руль в нейтральное положение

Динамическая стабилизация передних колес.

Для обеспечения стабильности движения, т. е. стремления автомобиля двигаться прямо, недостаточно только поперечного наклона оси поворотной стойки колеса, особенно на большой скорости. Связано это и с появлением дополнительного сопротивления качению и с гироскопическим эффектом, который может вызвать влияние колеса при действии возмущающей силы. Для большей стабильности вводят продольный наклон оси поворотной стойки колеса, благодаря которому точка пересечения оси поворота с поверхностью дороги смещена вперед относительно контакта шины с дорогой. Теперь колесо стремится занять положение позади точки пересечения оси колеса с дорогой, причем чем больше сила сопротивления качению, тем больший момент возвращает колесо в положение прямолинейного движения. При таком смещении сила, действующая на колесо при повороте, также стремится выпрямить колесо.

Главная функция кастера – скоростная (или динамическая) стабилизация управляемых колес автомобиля. Стабилизацией в данном случае называют способность управляемых колес сопротивляться отклонению от нейтрального (соответствующего прямолинейному движению) положения и автоматически возвращаться к нему после прекращения действия внешних сил, вызвавших отклонение.

Отклонение управляемых колес может быть вызвано намеренными действиями, связанными с изменением направления движения. В этом случае стабилизирующий эффект содействует на выходе из поворота, автоматически возвращая колеса в нейтральное положение. А вот на входе в поворот и в его апексе «драйверу», напротив, приходится преодолевать «сопротивление» колес, прикладывая к рулевому колесу определенное усилие. Возникающая на рулевом колесе реактивная сила создает то, что называют информативностью рулевого управления.

Нужный вылет оси поворота (его называют плечом стабилизации) чаще всего получают за счет ее наклона в продольном направлении на угол, который и называют кастером. При малых значениях кастера, плечо стабилизации оказывается небольшим по отношению к размерам колеса, а плечо продольных сил (сопротивления качению или тяги) – и вовсе мизерным. Поэтому они не в состоянии стабилизировать массивное колесо. «На помощь приходит резина». В момент действия дестабилизирующих боковых сил в пятне контакта автомобильного колеса с дорогой генерируются достаточно мощные поперечные (боковые) реакции, парирующие возмущение. Они возникают вследствие сложных процессов деформации шины, катящейся с боковым уводом.

Дополнительная информация о боковом уводе, механизме образования боковой реакции и стабилизирующего момента приведена ниже.

В результате увода колеса под действием боковой силы (силового увода) равнодействующая элементарных боковых реакций всегда оказывается смещенной назад по ходу движения от центра контактной площадки. То есть стабилизирующий момент действует на колесо даже в том случае, когда след оси поворота совпадает с центром пятна контакта. Возникает вопрос: зачем вообще нужен кастер? Дело в том, что стабилизирующий момент (Мст) зависит от различных факторов (конструкции шины и давления в ней, нагрузки на колесо, сцепления с дорогой, величины продольных сил и т.д.) и не всегда оказывается достаточным для оптимальной стабилизации управляемых колес. На этот случай плечо стабилизации увеличивают продольным наклоном оси поворота, т.е. положительным кастером. Дестабилизирующие силы, действующие на колесо движущегося автомобиля, вызываются разными причинами, но, как правило, имеют одинаковый, инерциальный характер. Соответственно, и боковые реакции, и стабилизирующие моменты с ростом скорости увеличиваются. Поэтому стабилизацию управляемых колес, в которую вносит весомый вклад кастер, называют скоростной. С увеличением скорости она «рулит» поведением управляемых колес. На малых скоростях влияние этого механизма становится несущественным, здесь работает весовая стабилизация, за которую отвечает наклон оси поворота колеса в поперечном направлении.

Установка оси поворота управляемых колес с положительным кастером полезна не только для их стабилизации. Положительный кастер устраняет опасность резкого изменения траектории.

Еще одно благоприятное следствие продольного наклона оси поворота приводит к существенному изменению развала управляемых колес при их повороте.

Механизм зависимости проще понять, если представить гипотетическую ситуацию, когда ось поворота колеса расположена горизонтально (кастер равен 90°). В этом случае «поворот» управляемого колеса полностью трансформируется в изменение его наклона относительно дорожного полотна, т.е. развала. Тенденция такова, что развал внешнего колеса в повороте становится более отрицательным, а внутреннего – более положительным. Чем больше кастер, тем больше изменение углов развала в повороте.

Ниже приведена распечатка настроек болида Ф1, Лотус Е20

Углы установки колес Мазда 323

Углы установки колес

Оптимальные качества движения и наименьший износ шин достигаются только при правильной установке передних колес. При ненормальном износе шин, при плохом держании дороги — при плохом выдерживании направления, а также при плохой управляемости на поворотах — следует обратиться в мастерскую для проверки автомобиля оптическими средствами.

Измерение углов установки колес невозможно без специальных измерительных приборов. Поэтому ограничимся здесь лишь описанием необходимых для измерения основных понятий.

Схождение/развал/поперечный наклон оси поворота колеса/продольный наклон оси поворота колеса (выбег)

Под схождением понимается боковое расстояние между колесами. Передние колеса, как правило должны иметь положительное схождение, так как колеса за счет развала и сопротивления качению разбегаются немного наружу, так как в подшипниках ступиц, подвеске колес и наконечниках рулевых тяг имеется люфт. Положительное схождение означает компенсирует стремление передних колес разбежаться наружу. При положительном схождении колеса устанавливаются так, что, измеряя на высоте средней точки колеса спереди расположены ближе друг к другу чем сзади.

Развал и поперечный наклон оси поворота колеса уменьшают перенос ударов от дороги на рулевое управление и поддерживают наименьшее трение при движении на поворотах.

Развал — это угол, на который поверхность колеса отклоняется от вертикального управления. Передние колеса стоят таким образом под наклоном, при отрицательном развале, к примеру, колеса в точках крепления отстоят друг от друга дальше чем вверху. Поперечный наклон оси поворота колеса — это угол бэта между осью наклона поворотного кулака и вертикалью, проведенной через точку крепления колеса, глядя в продольном направлении.

За счет углов развала и поперечного наклона оси поворота точки касания колес с дорогой располагаются ближе к оси поворотного кулака. Этим поддерживается наименьшим так называемое плечо обкатки. Чем меньше плечо обкатки, тем легче управление. Также удары от дороги оказывают более слабое влияние на рулевое управление. Продольный наклон оси поворота колеса (выбег) — это угол между осью поворотного кулака и вертикалью в точке крепления колеса, смотря в поперечном направлении автомобиля. Выбег оказывает значительное влияние на движение колес по прямой. Слишком маленький выбег обуславливает отклонение от заданного направления при движении по плохим улицам или при боковом ветре и не позволяет вернуться рулевому управлению после прохождения поворота в исходное положение. С другой стороны большой выбег увеличивает силу управления.

Выбег, развал и поперечный наклон оси поворота колеса на mazda 323 могут только проверяться, регулировке они не подлежат. Если измеренные величины лежат вне области допустимых пределов, детали подвески повреждены или изношены.

Для проверки углов установки колес необходима смотровая яма или подъемник с платформой. При каждом измерении должны выполняться следующие условия.

Назначение и виды углов установки колес автомобиля

С целью обеспечения эффективной и безопасной эксплуатации, для каждого автомобиля производителем рассчитаны углы установки колес.

Геометрия подвески и колёс уточняется и выверяется при ходовых испытаниях.

  1. Назначение углов установки колёс
  2. Виды основных углов установки
  3. Развал
  4. Схождение
  5. Поперечный угол наклона оси поворота
  6. Угол продольного наклона оси поворота
  7. Плечо обката
  8. Изменение значений углов установки и их регулировка

Назначение углов установки колёс

Заданное изготовителем пространственное положение колёс обеспечивает:

  • Адекватную реакцию колёс и подвески на усилия и нагрузки, возникающие во всех режимах движения.
  • Хорошую и предсказуемую управляемость машины, безопасное выполнение сложных и скоростных манёвров.
  • Низкое сопротивление движению, равномерность износа протекторов.
  • Высокую топливную экономичность, снижение эксплуатационных затрат.

Виды основных углов установки

Развал

Угол между средней плоскостью колеса и вертикальной плоскостью. Может быть нейтральным, положительным и отрицательным.

  • Положительный развал — средняя плоскость колеса отклоняется наружу.
  • Отрицательный — колесо наклонено к кузову.

Развал должен быть симметричным, углы наклона колёс одной оси должны быть одинаковы, иначе машину будет тянуть в сторону большего развала.

Создаётся положением цапфы полуоси и ступицы, в независимых рычажных подвесках регулируется положением поперечных рычагов. В конструкциях типа MacPherson развал определяется взаимным положением нижнего рычага и стойки-амортизатора.

В устаревших подвесках шкворневого типа и в неразрезных мостах классических внедорожников развал не регулируется и задан конструкцией поворотных кулаков.

Нейтральный (нулевой) развал в ходовой части легковых автомобилей практически не встречается.

Подвески с отрицательным развалом колёс распространены в конструкциях спортивных и гоночных машин, для которых важна устойчивость в скоростных виражах.

Отклонения положительного угла развала от предусмотренной изготовителем величины в любом случае влечёт за собой негативные последствия:

  • Увеличение развала вызывает неустойчивость машины на виражах, приводит к увеличению трения шин о дорожное покрытие и быстрому износу протекторов с наружной стороны.
  • Уменьшение развала приводит к нестабильности автомобиля, вынуждает водителя постоянно подруливать. Снижает сопротивление качению, но приводит к повышенному износу внутренних сторон шин.

Схождение

Угол между продольной осью машины и плоскостью вращения колеса.

Плоскости вращения колёс сходятся навстречу друг другу и пересекаются впереди автомобиля — схождение положительное.

В эксплуатационной документации величина схождения может указываться в угловых градусах или в миллиметрах. В этом случае схождение определяется как разница расстояний между ободами дисков в крайних передних и задних точках на высоте оси вращения, и вычисляется как средняя величина по результатам двух-трёх замеров при перекатывании машины по ровной поверхности. Перед проведением измерений необходимо убедиться в отсутствии бокового биения дисков.

На виражах передние колёса движутся по кривым разного радиуса, поэтому крайне важно, чтобы их индивидуальные схождения были равны и сумма не превышала величин и допусков, установленных изготовителем.

Независимо от типа подвески, управляемые колёса легковых автомобилей имеют положительное схождение и симметрично развёрнуты внутрь по отношению к направлению движения «вперёд».

Отрицательное схождение одного или обоих колёс не допускается.

Отклонения схождения от установленной величины затрудняют управление автомобилем и удержание его на траектории при скоростных маневрах. Кроме того:

  • Уменьшение схождения снижает сопротивление качению, но ухудшает сцепление с дорожным покрытием.
  • Увеличение схождения приводит к повышенному боковому трению и ускоренному неравномерному истиранию протекторов.

Поперечный угол наклона оси поворота

Угол между вертикальной плоскостью и осью поворота колеса.

Оси поворота управляемых колёс должны быть направлены внутрь машины. При повороте наружное колесо стремится приподнять кузов, а внутреннее — опустить. В результате в подвеске возникают усилия, противодействующие крену кузова и облегчающие возврат узлов подвески в нейтральное положение.

Поперечный наклон осей поворота зафиксирован креплением поворотного кулака к элементам подвески и может измениться только после экстремального воздействия, например, при заносе с боковым ударом о бордюр.

Разница углов поперечного наклонов осей вызывает постоянный увод автомобиля от прямой траектории, вынуждая водителя непрерывно и напряжённо подруливать.

Угол продольного наклона оси поворота

Расположен в продольной плоскости и образуется вертикальной прямой и прямой, проходящей через центры поворота колеса.

Линия центров поворота в рычажной подвеске проходит через шаровые опоры рычагов, в конструкциях типа «MacPherson» через верхний и нижний узлы крепления стойки-амортизатора, в зависимой балке или неразрезном мосту — по осям шкворней.

Иногда этот показатель называют «кастор».

Справка. В интерфейсе компьютерного стенда проверки схода-развала, написано по-русски «кастор».

Значение параметра может быть:

  • Положительным, ось поворота колеса направлена относительно вертикали «назад».
  • Отрицательным, ось поворота направлена «вперёд».

В легковых автомобилях производства СССР и России и продающихся на территории РФ иномарках, кастор отрицательного значения не встречается.

При положительных значениях угла продольного наклона, точка контакта колеса с поверхностью находится позади оси поворота. Боковые усилия, возникающие в движении при повороте колеса, стремятся вернуть его в исходное положение.

Положительный кастор позитивно влияет на развал колёс в поворотах и обеспечивает выравнивающие и стабилизирующие усилия. Чем больше значение кастора, тем выше эти оба эффекта.

К недостаткам подвесок с положительным кастором относят большие усилия, необходимые для поворота руля неподвижного автомобиля.

Причиной изменения кастора может быть лобовое столкновение колеса с препятствием, попадание автомобиля одной стороной в яму или выбоину, уменьшение дорожного просвета в результате просадки изношенных пружин.

Плечо обката

Расстояние между плоскостью вращения управляемого колеса и осью его поворота, измеренное на опорной поверхности.

Непосредственно влияет на управляемость и устойчивость в движении.

Плечо обката — радиус, по которому колесо «обкатывается» вокруг оси поворота. Может быть нулевым, положительным (направленным «наружу») и отрицательным (направленным «внутрь»).

Рычажные и зависимые подвески конструируются с положительным плечом обката. Это позволяет разместить внутри диска колеса тормозной механизм, шарниры рычагов и рулевых тяг.

Достоинства конструкций с положительным плечом обката:

  • Колесо выносится наружу, освобождая место в подкапотном пространстве;
  • Уменьшаются усилия на руле при парковке, так как колесо катится вокруг оси поворота, а не проворачивается на месте.

Недостатки конструкций с положительным плечом обката: при наезде одного из колёс на препятствие, отказе тормозов одного борта или пробое колеса руль вырывает из рук водителя, повреждаются детали рулевой трапеции, при большой скорости машина уходит в занос.

Уменьшить вероятность опасных ситуаций позволяют конструкции типа «MacPherson», с нулевым или отрицательным плечом обката.

При подборе незаводских дисков необходимо учитывать параметры, рекомендованные изготовителем, в первую очередь вылет. Установка широких дисков с увеличенным вылетом изменит плечо обката, что скажется на управляемости и безопасности машины.

Изменение значений углов установки и их регулировка

Положение колёс относительно кузова изменяется по мере износа деталей подвески, и нуждается в восстановлении после замены шаровых шарниров, сайлентблоков, рулевых тяг, стоек и пружин.

Диагностику и регулировку геометрии ходовой части рекомендуется совмещать с регулярным ТО, не дожидаясь, пока неисправности сами «вылезут наружу».

Схождение выставляют, изменяя длину рулевых тяг. Развал — добавлением и снятием регулировочных шайб, вращением эксцентриков или «развальных» болтов.

Регулировка кастора встречается в редких конструкциях и сводится к снятию или установке регулировочных прокладок различной толщины.

Для восстановления параметров, заданных конструктивно и, возможно, изменившихся в результате аварии или ДТП, может понадобиться полная разборка подвески с обмером и дефектовкой каждого узла и детали и проверка основных опорных точек кузова автомобиля.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector