Углы установки колес и их влияние на управляемость автомобиля
Развал – это угол установки колес по отношению к поверхности дороги при взгляде на автомобиль спереди. Если провести воображаемую линию через центр колеса перпендикулярно к дороге, то это будет нулевой развал.
Если колеса верхней стороной направлены внутрь(«домиком») – это отрицательный угол развала.
Если колеса верхней стороной направлены наружу – это положительный угол развала.
ВЛИЯНИЕ РАЗВАЛА НА ПОВЕДЕНИЕ АВТОМОБИЛЯ
Значения развала для спортивных автомобилей обычно находятся в пределах
Какие у этого плюсы:
— В повороте корпус автомобиля кренится, тем самым создавая положительный развал и уменьшая площадь пятна контакта колеса с дорогой.Отрицательные значения развала компенсируют этот эффект.Как итог – больше сцепления и больше стабильности в поворотах.
— Отрицательный развал на обоих колесах создает дополнительную стабильность на прямой, т.к. колесо с отрицательным развалам старается катиться по траектории, направленной внутрь(подобно конусу, который катится по окружности вокруг своей вершины)
— При повороте внутреннее колесо разгружается и даже иногда полностью поднимается, тем самым позволяя опорному колесу еще сильнее уводить автомобиль внутрь поворота.
Отрицательный развал имеет и свои минусы:
— Повышенный износ внутренний кромки шины при езде по прямой.
— Нестабильность на разгонах и торможениях по прямой(т.к. площадь пятна контакта мала)
Идеальным вариантом было бы иметь колеса, установленные перпендикулярно к дороге при любых условиях. Но, по сравнению с гоночными, на обычных гражданских автомобилях этого сложнее добиться из-за более мягкой подвески с большими ходами, создающей большие крены при поворотах. Так же большую роль играет износ шин – для обычного автомобиля он должен быть экономичным, а гонщики могут позволить себе покупать покрышки чаще(по крайней мере хотелось бы, чтобы это было так 🙂 )
КАСТЕР — это продольный угол наклона оси поворота колеса.
Это линия проходящая чаще всего через верхнюю и нижнюю точки крепления стойки.
Положительный кастер – когда ось поворота колеса завалена в сторону задней части машины, при взгляде на автомобиль сбоку. Такая конфигурация создает стабилизирующий момент, возвращающий колеса в исходное положение и способствующий прямолинейному движению автомобиля.
КАК КАСТЕР ВЛЯЕТ НА УПРАВЛЯЕМОСТЬ
Чем больше кастер смещен в сторону позитивного, тем более стабильна машина будет на прямой, но тем сильнее возрастет усилие на руле при повороте.
Кроме того, при повороте внутреннее колесо будет приподнимать машину, а внешнее опускать, тем самым создавая боковой крен, который совсем не желателен.
Влияет главным образом на 3 параметра – износ шин, стабильность прямолинейного движения и управляемость на входе в поворот.
Схожде́ние — это угол/расстояние между направлением движения и плоскостью вращения колеса.
Отрицательным считается схождение, когда колеса смотрят в разные стороны по ходу движения.
ВЛИЯНИЕ СХОЖДЕНИЯ НА УПРАВЛЯЕМОСТЬ
В гражданских автомобилях с помощью схождения компенсируют эффект криволинейного качения колеса при углах развала, отличных от 0, чтобы износ резины был минимален.
Стоит избегать чрезмерных значений схождения, т.к. при сильно отрицательном схождении будут изнашиваться внутренние кромки шин, и наоборот – при очень положительном сильно нагружены будут внешние кромки шины.
Еще один положителный эффект от этого – из-за постоянного трения шины остаются чище, обеспечивая лучшее сцепление на торможении и в повороте.
Схождение бывает статическое и динамическое.
Дело в том, что в движении углы установки колес могут изменяться – это зависит от кинематики подвески и податливости соеденительных шарниров.
Сход-развал и кастер – как потерять управляемость автомобиля
Нарушение правильного угла схода-развала колес приводит к сопротивлению движения, и как следствие – ускоренный износ резины и увеличение расхода топлива.
Но это не так страшно по сравнению с нарушением управления.
Во-первых, машина не едет прямо — её тянет в одну или другу сторону.
Во-вторых, после совершения маневра, сложнее вернуться в первоначальное положение автомобиля, или даже уйти в занос, так как нарушен угол продольного наклона колеса — кастер. (англ. caster angle или castor angle)
Основная задача кастора – создание эффекта самовыравнивания колес при отпущенном руле и равномерном движении вперед. Такая настройка рулевого управления повышает безопасность и стабильность автомобиля при движении по прямой, а также обеспечивает более четкий ноль.
Правильный угол касетра нужен для того, чтобы после маневра, руль стремился вернуться в исходное положение, и после этого машина двигалась прямо. Попросту говоря – её не тянуло ни влево, ни вправо.
Еще одна роль кастора – изменение развала управляющих колес в поворотах. При положительном касторе развал колес в повороте меняется в отрицательную сторону, что благоприятно сказывается на положении колеса, пятне контакта и, как следствие, управляемости.
Развал — наклон плоскости колеса к перпендикуляру, восстановленному к плоскости дороги. Если верхняя часть колеса наклонена наружу автомобиля, то угол развала положительный, а если внутрь — то отрицательный.
Схождение — угол между продольной осью автомобиля и плоскостью, проходящей через центр шины управляемого колеса. Схождение считается положительным, если плоскости вращения колес пересекаются перед автомобилем, и отрицательным, если они, наоборот, пересекаются где-то сзади.
Как происходит проверка и регулировка схождения и развала
В нашем техцентре регулировка проходит на стенде проверки и регулировки углов установки колес — «Hunter»
1. Прежде всего проверяется давление в шинах, чтобы убедиться, что диски на одинаковом уровне от земли, так как на них крепятся датчики.
2. Затем на колеса устанавливаются датчики положения колес — «Мишени»
3. Автомобиль прокатывается по стенду для компенсации датчиков — определение текущего состояния схождения и развала колес.
4. Фиксируем руль и тормоза.
Руль выставляется в нулевое положение по уровню и фиксируется.
6. Датчики стенда определяют отклонение от нормы и показывают необходимый градус корректировки.
7. Результаты отображаются на мониторе. После чего механик проводит регулировку и корректировку углов положения колес.
Записаться к нам на регулировку схождения и развала колес можно в пару кликов.
Мы работаем на дилерском оборудовании, а наши механики проходят подготовку и аттестацию в учебном центре марки производителя.
Стоимость регулировки от 2625 рублей
Углы установки автомобильных колёс
Углы установки автомобильных колёс, известные в обиходе как «развал-схождение», влияют на устойчивость автомобиля, его управляемость и износ шин.
Разва́л (англ. Camber) — угол между вертикалью и плоскостью вращения колеса. Развал считается отрицательным, если колёса наклонены верхней стороной внутрь, и положительным, если верхней стороной наружу (рис.2)
В большинстве случаев под «развалом» понимают статический развал управляемых колёс, задаваемый при техническом обслуживании автомобиля. В некоторых автомобилях регулировке подлежит и статический развал неуправляемых колёс.
Основное назначение статического развала управляемых колёс — уменьшать передачу на руль их движения, возникающего вследствие наезда на мелкие неровности покрытия. Вместо того, чтобы передаваться через рулевую трапецию на руль, они гасятся за счёт упругости покрышек. Кроме того, развал обеспечивает максимальный контакт протектора шины с поверхностью дороги при движении автомобиля и устойчивость на поворотах, влияя, следовательно, на устойчивость и управляемость, а также влияет на интенсивность и характер износа протектора шин.
В случае автомобиля с подвеской большинства типов, за исключением «Макферсона» (рис.4), развал для передних управляемых колёс как правило имеет небольшое положительное значение (колёса наклонены наружу) — в пределах от 0’ до 45’, изредка до 2°. Такое его значение позволяет снизить усилия на управляемых колёсах и уменьшить передачу на рулевое управление рывков, возникающих при проезде неровностей дороги. Большой отрицательный развал («колёса домиком») является признаком износа подвески либо её неправильной регулировки и приводит к быстрому износу шин, ухудшению сцепных свойств на ровной дороге и нарушению курсовой устойчивости автомобиля.
Однако на автомобилях с подвеской «макферсон» используется нулевой или небольшой отрицательный развал, что связано с отличием иных установочных параметров данной подвески, вызванным её конструктивными особенностями.
Также отрицательный развал устанавливается на гоночных автомобилях, предназначенных для езды по овалам, на внутренних колёсах.
На двухрычажных подвесках статический развал, как правило, можно регулировать. На автомобилях с подвеской «Макферсон» уменьшение клиренса путём простого укорочения пружин приведёт к изменению всех четырёх углов установки колёс, поэтому для изменения клиренса нужно менять весь узел крепления подвески.
Изначально статический развал измерялся при помощи отвесов и уровней различных систем, в настоящее время используются либо оптические датчики с компьютерной обработкой результатов, либо гравитационные датчики наклона. На практике угол статического развала задаётся весьма грубо (допуск при его установке обычно сравним с его величиной) и, к тому же, довольно сильно меняется при работе подвески. Так что на практике его установка преимущественно влияет на равномерность износа протектора передних шин — неправильно выставленный развал приводит к повышенному износу внутренней или наружной стороны протектора шины. Кроме того, развал должен быть одинаковым с обеих сторон, так как при одностороннем наклоне колес автомобиль начинает «вести» в сторону при движении по прямой.
На автомобиле с независимой или полунезависимой подвеской (рис.5) развал меняется в значительных пределах при крене автомобиля или изменении загрузки. Возникающее в ходе движения автомобиля значение развала называется динамическим развалом колёс.
Схожде́ние (англ. Toe) — угол между направлением движения и плоскостью вращения колеса. Очень часто говорят о суммарном схождении двух колёс на одной оси. В некоторых автомобилях можно регулировать схождение как передних колёс, так и задних.
Назначение схождения — компенсировать возникающий в результате наличия положительного развала увод (динамическую дестабилизацию) колёс, что существенно снижает износ шин. Оба угла взаимосвязаны и регулируются исключительно в связке.
Схождение измеряют в градусах/минутах (знаки ° и ‘) и в миллиметрах. Схождение в миллиметрах — это расстояние между задними кромками колёс, минус расстояние между передними кромками колёс. Это определение верно только в случае неповреждённых, правильно смонтированных колёс. В противном случае применяется процедура «ран-аут» (run out), вычитающая биение колеса из величины схождения.
Именно неправильно отрегулированное схождение является основной но не единственной причиной ускоренного износа покрышек (рис.6). Одним из первых признаков неправильно установленного схождения является визг покрышек в повороте при небольшой скорости. При схождении в 5 и более мм покрышка полностью сотрётся менее чем за 1000 км.
Иногда вместо схождения колёс может требоваться выставить их расхождение (например, на задней оси с независимой подвеской колёс).
Кастор (продольный угол наклона оси поворота колеса)
Береги резину и себя: что такое развал-схождение, и почему за ним стоит следить
«Нужно сделать развал-схождение» – именно такими словами часто заканчивают свою работу мастера после ремонта передней подвески. Это и вправду неотъемлемый процесс, хоть бы и пришлось заменить только наконечники рулевых тяг. На самом деле под «развалом-схождением» подразумевают проверку и регулировку углов установки управляемых колес, а иногда и колес задней оси. Сегодня мы рассмотрим, какие же углы установки существуют, и на что они влияют, и приведем пример регулировки оных на Nissan Navara.
Что такое углы установки колес
М ы будем рассматривать все, о чем говорим, на примере передних колес, так как они являются управляемыми – а значит, движутся в нескольких плоскостях. В движении самое главное для колеса – оставаться в строго вертикальной плоскости вне зависимости от положения относительно кузова. Это самое важное условие для сохранения идеального пятна контакта шины с дорогой. Но подвеска не идеальна, потому колесо, перемещаясь относительно кузова, то и дело отклоняется от вертикали. А если учесть, что оно еще и поворачивается относительно горизонтальной плоскости, то ни о каком сохранении постоянства пятна контакта в принципе говорить не стоит.
Единственное, что можно сделать – хотя бы минимизировать отклонения и их влияние на управляемость автомобиля. Благодаря углам установки можно добиться либо паровозной уверенности движения автомобиля даже в поворотах, либо отличной управляемости, принеся при этом в жертву стабильность.
Стоит помнить, что обычный гражданский легковой автомобиль – это набор компромиссов, и геометрические данные установки колес в этом смысле не исключение. Потому все параметры должны быть сбалансированы в первую очередь в угоду безопасности управления. Мастера применяют понятие «развал-схождение», потому с этих параметров и начнем.
Какие бывают углы
Первый угол – относительно продольной вертикальной оси колеса: это развал (по-английски – camber). Проще говоря, это когда верхняя часть колеса немного завалена внутрь или наружу от автомобиля. В первом случае говорят, что угол развала отрицательный, во втором – что положительный.
Этот параметр нужен и важен по нескольким причинам. Одна из них – это снижение нагрузки на ступичный подшипник. Еще теоретики говорят, что развал необходим для компенсации изменения положения колеса относительно кузова в процессе его «отработки» по неровностям и в поворотах. И если подвеска настолько шикарна, что позволяет оставаться колесу в вертикальной плоскости вне зависимости от его расположения относительно кузова, то этот угол может быть минимальным.
Если это типичный МакФерсон, и он имеет характерную для него кинематику, то развал может быть немного отрицательным. Кстати, большой отрицательный угол развала можно наблюдать у гоночных автомобилей. Обусловлено это тем, что при крене машины в повороте колесо стремится к положительному развалу с последующей потерей в площади пятна контакта. Но чрезмерный отрицательный развал приводит к значительному износу шин – для спорта это не так значительно, там куда более важен быстрый прогрев резины, и большой развал справляется с этой задачей.
Регулировка камбера, если она предусмотрена, осуществляется изменением положения нижнего рычага с помощью эксцентриковых болтов, подкладыванием шайб под ось верхнего рычага (в случае с вазовской Нивой) или изменением расположения поворотного кулака относительно амортизаторной стойки (если это МакФерсон) – тоже, к слову, эксцентриковыми болтами. В последнее время данный параметр для легковых автомобилей чаще закладывается в конструкцию подвески и регулировке не подлежит – тогда лишь остается проверить, правильный он или нет. Нарушение в регулировке развала проявляется чрезмерным износом наружной или внутренней части протектора в зависимости от знака перед цифрами характеристики.
Второй параметр – схождение, которое также бывает положительным и отрицательным. Схождение – это показатель параллельности колес при виде сверху, когда машина движется вперед. Если оно положительное, то расстояние между передними кромками колес меньше, чем между задними – колеса как бы смотрят друг на друга, «сходясь». Если отрицательное – то колеса, наоборот, «разъезжаются».
Несмотря на простоту регулировки, схождение – один из самых важных параметров подвески, непосредственно влияющих на управляемость автомобиля. Кроме того, схождение необходимо для компенсации эластичных свойств упругих элементов подвески – сайлентблоков.
Кстати, раньше бытовало мнение, что схождение необходимо для компенсации развала колес. Мол, колесо завалено наружу, пятно контакта смещено туда же, а значит силы, действующие на него, будут работать под углом к продольной оси автомобиля – и чтобы от этого избавиться, внедрили схождение. Если продолжить эту мысль, то в случае отрицательного развала колеса, видимо, придется развести – сделать схождение отрицательным? Но как в таком случае объяснить факт того, что в современных переднеприводных автомобилях развал может быть отрицательным, а схождение или нулевым, или положительным? Неувязочка?
Нет! Просто с давних времен схождение и развал воспринимали, как жестко связанные между собой параметры, хотя на практике это совсем не так. Выше было сказано, что схождение влияет на управляемость, и если схождение положительное, то подвеска склонна к самостабилизации при движении по неровностям. Если же схождение отрицательное, то автомобиль тяжелей «отловить», но его реакции на руление будут более четкими.
Углубляться в теорию не будем – просто запомните: неправильная регулировка или ее отсутствие могут привести как минимум к повышенному расходу топлива и быстрому износу шин, а как максимум – к тому, что вам придется «ловить» автомобиль по всей дороге, искренне недоумевая, что вы сделали не так.
Схождение задних колес также влияет на управляемость автомобиля, но не настолько существенно, как в случае с управляемыми колесами. Регулируется схождение у всех одинаково – изменением длины рулевых тяг за счет наконечников. На примере ниже все будет показано весьма подробно.
Третий параметр – продольный угол наклона оси поворота колеса, он же кастер или кастор (от английского «caster»). Положительный кастор означает, что эта ось «завалена» назад – это хорошо видно на автомобилях с передней подвеской МакФерсон. В этом случае осью поворота является вся стойка и, глядя на нее, можно заметить, что она находится под определенным углом к вертикальной оси.
Необходимо это для стабилизации управляемых колес на скорости – грубо говоря, чтобы можно было ехать по прямой, не держась за руль. На практике это проверять не стоит, примите на веру – колеса действительно стабилизируются. Приведем избитый пример о наклонной вилке переднего колеса велосипеда или мотоцикла. Именно благодаря этому наклону мы в детстве, гоняя на велике, могли управлять им без рук – отклоняясь в ту или иную сторону.
Заигрываться с этим углом нельзя, так как его увеличение способствует возрастанию крена автомобиля – в повороте наружное колесо уходит немного вверх относительно кузова, внутреннее – соответственно, вниз. На данный момент большинство современных легковушек лишено возможности регулировки описываемого параметра – все заложено конструктивно. Но на некоторых внедорожниках (например, Hyundai Terracan), имеющих спереди двухрычажку, это можно было сделать с помощью прокладок под верхний рычаг подвески. На износ шин нарушение в установке почти не влияет, а вот на управляемость – непосредственно. Двигаясь по прямой и ощущая увод автомобиля, в первую очередь обратите внимание именно на угол продольного наклона оси поворота.
Четвертый, и последний из интересующих нас параметров – это поперечный угол наклона оси поворота. Необходим он для самовыравнивания колес при небольших скоростях, когда продольный угол наклона еще не работает. Благодаря этому параметру при повороте оба колеса немного опускаются относительно кузова, и если автомобиль стоит на поверхности, то его передняя часть приподнимется, дополнительно нагружая элементы подвески и рулевого механизма. Потому, как только вы тронетесь с места, под действием массы автомобиля передние колеса будут стремиться занять исходное прямолинейное движение. Работу этого угла можно наблюдать воочию, сидя в машине и вращая рулевое колесо от упора до упора – передок будет то опускаться, то приподниматься. Заложен этот угол конструктивно и регулировке не подлежит.
Существует еще ряд геометрических параметров подвески и колес автомобиля, но рассматривая их, пришлось бы углубиться в теорию автомобиля, что превратило бы эту статью в нудное цитирование научных работ.
От теории – к практике
На автомобиле после «проезда по неровностям» на печально высокой скорости решили заменить наконечник рулевой тяги: «от греха подальше», как сказал хозяин. Как мы уже выяснили, после почти любых манипуляций с подвеской необходимо проверять углы установки колес. Для этого существуют специальные стенды, суть работы которых одинакова, а вот принцип измерения – различный. На нашей сегодняшней станции используется 3D стенд с камерами и мишенями.
Если камер нет, на колеса навешивают датчики с ИК-связью. Самый простой вариант – с кордовыми датчиками, когда сигналы от них передаются по проводам. Но вернемся к Navara и его углам.
Учитывая высокотехнологичный стенд, справиться с регулировкой сможет и ребенок – предварительно подготовленный, конечно. Сначала на все колеса мы повесили специальные мишени, включили в компьютере стенда начало процесса измерения и выбрали модель. Откатив автомобиль немного назад, прокатили его вперед до установки передних колес на поворотные датчики и зафиксировали педаль тормоза в нажатом положении с помощью специального приспособления.
Все это время компьютер подсказывал мастеру, какие действия и в какой последовательности необходимо выполнять: «Откатите автомобиль назад, прокатите вперед, проверните рулевое колесо до упора влево…» и так далее. Затем на экране появились параметры углов установки колес: зеленый цвет – угол в пределах допустимого; красный – необходима регулировка.
Современный уровень технического совершенства позволяет сделать так, что данные на экран выводятся в реальном времени. Мастеру оставалось только отвернуть стопорную гайку наконечника и, вращая рулевую тягу и глядя на экран, отрегулировать расположение колеса.
Однако так или иначе один параметр может повлиять на другой, а потому, регулируя схождение, можно «увести» в красную зону, например, продольный угол наклона, как произошло в нашем случае. По сути, сегодня именно в этом и заключается филигранность работы мастера: отрегулировать что-то одно так, чтобы не нарушить другое. Стенд же поможет во всем остальном, вплоть до того, в какую сторону необходимо вращать рулевую тягу, чтобы увеличить или уменьшить схождение. Если вам, например, нужно отрегулировать продольный угол – пожалуйста, на экране скажут, на какой угол необходимо провернуть эксцентриковый болт, или же сколько шайб подложить под верхний рычаг, если необходимо отрегулировать развал.
Однако после регулировки даже на таком современном стенде на Наваре выполнили тестовый заезд, чтобы убедиться в нормальном поведении машины на дороге.
Подводя итоги
Подытоживая проделанную работу, хочется в очередной раз сказать, что в автомобиле нет неважных параметров, и если есть указания по обслуживанию, то их необходимо соблюдать. Наглядным примером тому служат как раз углы установки колес, изменение которых даже на минуты, а не градусы, может привести к кардинальной перемене в характере управляемости автомобиля. А это не только сохраненная резина, но и, возможно, чья-то жизнь. Потому тщательно выбирайте станции, на которых собираетесь делать «развал-схождение», и продолжайте совершенствовать себя в познании своего автомобиля.