Углы установки колес и их влияние на управляемость автомобиля
На этой страничке мы постараемся объяснить вам как влияют углы установки колес
Для начала разберемся в основных понятиях об углах установки колес.
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:
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)
КАСТЕР
Это линия проходящая чаще всего через верхнюю и нижнюю точки крепления стойки.
КАК КАСТЕР ВЛЯЕТ НА УПРАВЛЯЕМОСТЬ
СХОЖДЕНИЕ
Схожде́ние — это угол/расстояние между направлением движения и плоскостью вращения колеса.
ВЛИЯНИЕ СХОЖДЕНИЯ НА УПРАВЛЯЕМОСТЬ
Схождение бывает статическое и динамическое.
ИТОГ
Что будет, если нарушится схождение задних колес?
Все знают, как важно следить за углами установки передних колес: они влияют и на управляемость, и на износ шин… А как насчет задней оси? Что будет, если, к примеру, от удара о бордюр нарушится схождение задних колес?
Мы решили это проверить. Взяли седан Mazda 6, в задней многорычажной подвеске которого регулируется схождение, — и отправились на полигон.
На самом деле любой автомобиль очень чувствителен к изменению угла схождения задних колес. Представьте, что у машины отрицательное схождение — то есть задние колеса развернуты наружу по ходу движения. Тогда в повороте наружное заднее колесо (а при прочих равных условиях оно обладает гораздо большим сцеплением с покрытием, нежели внутреннее) будет слегка развернуто от центра поворота — и задняя ось будет стремиться обогнать переднюю. Автомобиль приобретает склонность к заносу!
Заднее внешнее колесо, сильно повернутое наружу, уводит заднюю ось на обочину — машина срывается в занос
И наоборот, при положительном схождении (колеса смотрят «внутрь») нагруженное колесо направлено к центру поворота — оно работает на недостаточную поворачиваемость. Слегка сведенные к центру колеса увеличивают стабильность движения по скоростной прямой и помогают подвеске самой «подруливать» в нужную сторону, компенсируя порывы бокового ветра. Поэтому небольшое положительное схождение — хорошо! А вот отрицательное схождение («расхождение») — плохо.
Развернутое к центру поворота заднее «упорное» колесо перекладывает всю работу по восприятию боковой силы на переднюю ось — склонность к недостаточной поворачиваемости возрастает
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
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.
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.
Схождение колес автомобиля
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.
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.
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.
ПОВЫШАЕМ УПРАВЛЯЕМОСТЬ АВТО. Часть 2. (Еще четыре шага к лучшей управляемости)
В первой части этой серии статей мы рассматривали четыре простых способа улучшить управляемость вашего авто. Те шаги были элементарными. Они объясняли использование простых подвесочных тюнячек, ныне доступных практически для любого автомобиля. Многие читающие эту статью что либо из тех шагов уже предприняли. В этот раз изучению подвергнем более ухищренные способы настройки шасси, рассмотрим некоторые аспекты жесткости шасси и геометрии подвесок.
5. Шаг Пятый: Добавьте отрицательный угол развала
Чтобы шина работала на 100%, она должна использовать всю площадь контакта. Должны сказать спасибо таким проблемам как подламывание профиля покрышки и компромиссной геометрии стандартных машин, за то, что шины при загрузке сильно деформируются, встают на внешний край протектора в повороте, в то время как внутренний теряет контакт с полотном.
Установка отрицательного угла развала уменьшает
подламывание профиля и компенсирует уменьшение пятна контакта. Фокус в том чтобы установить отрицательный угол именно так, чтобы пятно контакта было масимально большим во время загрузки колеса и крена в повороте. В то же время установка слишком большого угла развала принесет больше негативных аспектов:
1. Это ухудшит сцепление шин во время торможения
3. Усилится тенденция к черезмерному отслеживанию неровностей дороги, каждая кочка будет сбивать с прямолинейного движения.
4. В колее машину начнет сильно водить в стороны.
5. Сильно увеличится износ шины. Внутренняя часть протектора будет съедаться черезмерно быстро, если вы нечасто атакуете повороты. Другим словом шины будут изнашиваться равномернее и даже проживут дольше если вы будете постоянно и агрессивно поворачивать.
Ваш автомобиль и персональный стиль вождения вместе взятые могут определить, насколько негативный угол развала Вам установить. «Агрессивным» водителям следует выбирать более отрицательные углы. А тем, кого ресурс шины заботит не меньше чем управляемость, рекомендуются меньшие углы отрицательного развала.
Конструкция подвески тоже важна при выборе угла.
Подвескам типа McPherson нужен более отрицательный угол развала, так как они очень чувствительны к кренам кузова. Двурычажным или многорычажным же чаще большой угол развала не требуется — жесткой связи статичного и динамического угла развала у таких подвесок нет, нет линейной зависимости реального положения плоскости шины от угла крена кузова. Больший отрицательный угол будет так же опрадан на автомобилях с мягкой подвеской из за бОльших кренов.
Все вышесказанное поможет Вам определить насколько отрицательным сделать развал колес в зависимости от типа подвески, стиля вождения, и из соображений износа шин.
Как это ни удивительно базовые настройки почти для всех автомобилей сходящих с конвеера практически не отличаются, вне зависимости от типа расположения двигателя и привода на колеса. К заметке: многие профессиональные дрифтеры используют настройки, абсолютно идентичные кольцевым, чтобы сбалансировать износ шин и получить максимально возможный контроль над автомобилем.
К великому сожалению регулировка углов развала на большинстве современных авто отсутствует вовсе. Даже если она есть, то часто диапазон регулировки настолько мал что идеально настроить заниженную машину не представляется возможным. Лучший способ регулировки развала на подвесках McPherson это установка верхних опорных элементов подвески с изменяемым углом крепления штока амортизатора, в простонародье camber plates. На таких опорах точка крепления скользит и фиксируется в пределах прямоугольного паза.
Второй способ более недорогой, но не менее эффективный. Нижние рычаги на некоторых автомобилях позволяют проточить отверстия для крепления нижней шаровой опоры стойки до U-образной прорези. Заменив болт или гайку крепления нижней опоры на специальный эксцентрик и поворачивая его можно регулировать развал.
Всего несколько миллиметров диапазона перемещения нижней шаровой опры могут дать довольно солидный диапазон регулировки угла развала.
Многие автомобили с моногорычажными подвесками или подвесками с двойными а-образными рычагами часто оборудованы регулировочными муфтами верхних рычагов подвески, для коррекции развала. Бывают и исключения. Но в таких случаях можно найти рычаги с регулировочными муфтами на рынке тюнинговых комплектующих. Таковые изобилируют для таких машин как Nissan 180sx/200sx/240sx/Silvia, 300zx и других.
6. Шаг шестой: Настройте схождение
Как и все что касается тюнинга подвески, слишком много чего-то хорошего — непременно приведет к чему то плохому. Слишком сильное схождение колес или расхождение усилит износ внешнего или внутреннего края протектора шины. Агрессивные настройки схождения особенно снижают продолжительность жизни шин на заниженных машинах, в отличие от любых других конфигураций.
Ниже представлены возможные варианты настройки схождения и конкретный эффект от проделанного. Так же вариации с разумной настройкой и когда настройщик излишене увлекся, сделав излишне большие углы:
1) Расхождение передних колес
Правильно: Уменьшение недостаточной поворачиваемости в фазе входа в поворот, улучшение отклика на действия рулем, Сопротивление естественной склонности передне и полноприводников к схождению колес при интенсивном разгоне.
Неправильно(слишком большой угол): Нестабильность на торможении, на прямой, на сменяющемся покрытии, боязнь «поребриков», неугомонная недостаточная поворачиваемость.
2) Схождение передних колес
Правильно: В основном делает машину более стабильной.
Неправильно: Рыскание при торможении, сопротивление входу в поворот (недостаточная поворачиваемость), затем очень резкое ныряние в глубь поворота.
3) Заднее расхождение
Правильно: Легкое управление направлением движения в средней части поворота, меньшая загрузка передних шин.
Неправильно: Сверхвысокая чувствительность на работу газом для заднеприводников, сильная тенденция к заносу. Может быть полезной на дрифтовых автомобилях. Так же склонность к заносу при трэйл-брейкинге (вход в поворот и движение к апексу на торможении)
4) Заднее схождение
Правильно: Легко контролируемая избыточная поворачиваемость на заднеприводниках.
Неправильно: Плохой отклик, Недостаточная поворачиваемость на входе и в середине поворота
Регулировка схождения передних колес доступна на любом автомобиле, при помощи муфт регулировки, которые находятся на рулевых тягах. Для некоторых многорычажек доступна регулировка углов и на задней оси. А вот автомобили с цельным мостом такой радости лишены. На переднеприводниках, использующих в качестве задней подвески скручиваемую балку, возможно отрегулировать схождение и развал только особыми способами.
Ниже представлены несколько типичных вариантов настроек для разных типов автомобилей:
(роошу прощения, Пока настройки указаны в дюймах, позже пересчитаю)
Для агрессивного уличного стиля вождения:
Front
FWD/AWD: 0 RWD: 1/16″ In
Rear
FWD/AWD: 0 RWD: 1/8″ In
Для любителя трэк-контестов:
Front
FWD/AWD: 0-1/8″ OutRWD: 0
Rear
FWD/AWD: 0-1/8″ OutRWD: 1/8″ In
Только для гонок или рофессионального дрифта:
Front
FWD/AWD: 1/8-1/4″ out RWD: 0
Rear
FWD/AWD: 0-1/4″ out RWD: 0-1/8″ in
7. Шаг Седьмой: Увеличение жесткости шасси
8. Шаг восьмой: Кастер
Передние колеса любого автомобиля вращаются вокруг оси. Продольный наклон этой оси называется кастером.
Кастер дает автомобилю стабильность на прямой, и увеличивает возвращающее усилие на руле, делая управление более понятным, с четкой обратной связью. Слишком сильный кастер может навредить и не только оттого что руль может стать слишком тугим.
Если рассматривать эффект кастера спереди автомобиля, то можно наблюдать так называемый эффект Kingpin Inclination Angle (дословно этот фольклор я перевести пока не смог, вскоре откорректирую) Это U-образный путь который проходит колесо, составляемый общей геометрией подвески, плечом обкатки, углами развала и схождения.
Если взглянуть на автомобиль спереди то увидите, что есть угол подобный кастеру, но только не в продольной, а в поперечной плоскости. Этот угол образуют линия проведенная через ось поворота колеса и перпендикуляр проходящий через центр колеса сверху вниз.
Кастер и KIA вместе взятые и влияют на стабильность и поведение автомобиля в общем, изменяя угол развала колеса, в зависимости от того, на сколько повернут руль.
Увеличивая кастер в положительную или отрицательную сторону меняется положение точки качения колеса относительно оси поворота. Точка качения или контакта с полотном (Dave Point) стремится быть впереди точки куда смотрит ось поворота колеса. Понять это просто взглянув на тележку из супермаркета. Ось поворота стремится к точке соприкосновения колеса с покрытием пола, а колесико как бы стремится удалиться от оси поворота. Этот эффект небольшого рычага (от точки контакта колеса до точки через которую проходит ось поворота колеса) сосздает момент который и стабилизирует колесо прямолинейно во время качения. Примером может служить так же любой велосипед, посмотрите на него сбоку: колесо фиксировано на вилке немного дальше чем проходит ось ее вращения. Водитель чувствует этот эффект как стабильность и возвращающее усилие на руле.
Кастер регулируется обычно растяжками рычагов подвески, самим положением рычагов или верхним опорами стоек, подобных тем, что мы рассматривали в Шаге пятом.
Типичные настройки кастера:
Передне и полноприводы: 3-4 градуса
Задний привод: 4-10 градусов
В следующей статье мы продолжим разговор о геометрии подвески, и начнем более детально рассматривать роль аммортизаторов.