Что такое установка управляемых колес и на что она влияет

Установка управляемых колес

Изменение направления движения колесных ТС происходит вследствие поворота управляемых колес на тот или иной угол относительно продольной вертикальной плоскости. Поворот управляемых колес осуществляется за счет воздействия водителя на рулевое управление, но бывает и произвольным в результате наезда колес на неровности дороги, что может привести к нарушению устойчивости движения. Чтобы избежать этого, а также обеспечить во всех случаях автоматическое возвращение управляемых колес в положение прямолинейного движения, необходима хорошая стабилизация управляемых колес, достигаемая определенной их установкой, а также упругими свойствами шин.

Стабилизация колес обеспечивается наклоном их шкворней в поперечной и продольной плоскостях.

Угол В поперечного наклона шкворня обеспечивает автоматический самовозврат колес к прямолинейному движению после поворота. При повороте колеса относительно шкворня оно стремится опуститься ниже плоскости дороги. Так как это невозможно, происходит подъем передней части машины, а при выходе колеса из повороту под действием веса машины оно возвращается в исходное положение, соответствующее прямолинейному движению. Стабилизирующий момент зависит от угла наклона шкворня (у современных машин В = 6… 8°), веса машины, приходящегося на управляемые колеса, и не зависит от скорости движения.

Такой наклон шкворня также сокращает расстояние между точкой пересечения геометрической оси щкворня с дорогой и точкой центра контакта шины, т. е. уменьшает плечо А момента, который необходимо приложить при повороте колес автомобиля и, следовательно, облегчает управление автомобилем.

Рис. Схемы установки развала управляемых колес и поперечного наклона шкворня (а), продольного наклона шкворня (б) и схождения управляемых колес (в):
а — угол развала колес; В — угол поперечного наклона шкворня; у — угол продольного наклона шкворня; А — плечо момента при повороте колес; Б — плечо боковой силы, возникающей при повороте; В, Г — расстояние между колесами

Наклон шкворня в продольной плоскости (угол у на рис. б) выполняют таким образом, чтобы продолжение его оси пересекало опорную поверхность немного впереди центра площади контакта шины с дорогой, образуя плечо Б. Правильный выбор угла у обеспечивает сохранение прямолинейности движения при значительных скоростях. При криволинейном движении возникающая центробежная сила, пропорциональная скорости движения, вызывает действие боковых сил. Со стороны дороги на колеса. Действие этих сил в центрах контактов шин с дорогой на плече Б создает стабилизирующий момент, стремящийся повернуть колеса в положение прямолинейного движения. Угол у у современных машин составляет 1 …3,5°.

Соблюдение заданных углов установки шкворней оказывает существенное влияние на безопасность движения. Недостаточные углы наклона вызывают неустойчивость движения и требуют дополнительных усилий от рулевого привода. Чрезмерно большие углы затрудняют ввод машины в криволинейное движение.

Кроме углов наклона шкворней устанавливают развал и схождение управляемых колес. Угол а развала колес (рис. а) представляет собой угол между вертикальной плоскостью и плоскостью колеса. Его изменяют наклоном оси цапфы колеса. При соответствующем выборе угла а обеспечивается вертикальное положение колеса при движении независимо от возможных деформаций деталей переднего моста, наличия зазоров в подшипниках ступицы и втулках шкворней. Наличие развала управляемых колес облегчает их поворот (так как уменьшается расстояние между точкой пересечения продолжения оси шкворня и центром площади контакта шины с дорогой) и уменьшает нагрузку на внешний малый подшипник вследствие возникновения при развале осевой силы, прижимающей ступицу к внутреннему большому подшипнику. Угол а невелик и составляет 1 …2°.

В результате установки колес с наклоном плоскости качения появляются силы, вызывающие их движение с развертыванием в стороны от направления движения машины по прямой. Однако колеса, связанные с машиной, будут двигаться по прямой, но с некоторым боковым скольжением, приводящим к ускоренному износу шин и повышенному расходу горючего. Для устранения этого явления устанавливают схождение колес в горизонтальной плоскости (рис. в), оценивая его как разность расстояний Г и В между колесами, измеряемую на высоте их осей между краями ободьев, Эта разность составляет 2… 12 мм, что соответствует углам схождения, не превышающим 1°. Схождение колес обычно регулируют изменением длины поперечной рулевой тяги.

Источник

Устройство ходовой части

Установка управляемых колес

Управляемый мост может быть

не разрезным и разрезным.

Не разрезной мост состоит из

Для создания наименьшего сопротивления движению, уменьшения изнашивания шин и снижения расхода топлива управляемые колеса должны катиться в вертикальных плоскостях, параллельных продольной оси автомобиля. С этой целью управляемые колеса устанавливают на автомобиле с развалом в вертикальной плоскости и со схождением в горизонтальной плоскости.
Углом развала управляемых колес называется угол, заключенный между плоскостью колеса и вертикальной плоскостью, параллельной продольной оси автомобиля. Угол развала считается положительным, если колесо наклонено от автомобиля наружу, и отрицательным при наклоне колеса внутрь.
Угол развала необходим для того, чтобы обеспечить перпендикулярное расположение колес относительно поверхности дороги при деформации деталей моста под действием веса передней части автомобиля. Этот угол уменьшает плечо поворота — расстояние между точкой пересечения ния стабилизации управляемых колес оси шкворней наклонены в продольной и поперечной плоскостях.

Передний разрезной мост автомобилей ГАЗ-24-10 и ГАЗ-3102 «Волга» (с барабанными тормозными механизмами):

1 — стопорная шайба; 2 — ступица; 3 — поворотный кулак; 4— стойка; 5 — верхний рычаг; 6 — регулировочные прокладки;

7— продольная балка рамы; 8 — балка переднего моста; 9 — нижний рычаг; 10 — шкворень.

В результате уменьшается момент, необходимый для поворота управляемых колес, и, следовательно, облегчается поворот автомобиля. Угол развала обеспечивается конструкцией управляемого моста путем наклона поворотного кулака на 0—2° В процессе эксплуатации угол развала колес изменяется главным образом из-за износа втулок шкворней поворотных кулаков, подшипников ступицы колес и деформации балки переднего моста.
При наличии угла развала колес колесо стремится катиться в сторону от автомобиля по дуге вокруг точки пересечения продолжения его оси с плоскостью дороги. Так как управляемые колеса связаны жесткой балкой моста, то качение колес по расходящимся дугам сопровождалось бы боковым скольжением. Для устранения этого явления колеса устанавливают со схождением, т. е. не параллельно, а под некоторым углом к продольной оси автомобиля.
Угол схождения управляемых колес определяется разностью расстояний между колесами, которые замеряют сзади и спереди по краям ободьев на высоте оси колес. Угол расхождения колес у разных автомобилей от 0°20′ до Г, а разность расстояний между колесами сзади и спереди 2—12 мм. В процессе эксплуатации углы схождения колес могут изменяться из-за из-носа втулок шкворней поворотных кулаков, шарнирных соединении рулевой трапеции и деформации ее рычагов. Регулировку угла схождения колес производят изменением длины поперечной рулевой тяги.
Установка управляемых колес с одновременным развалом и схождением обеспечивает их прямолинейное качение по дороге без бокового скольжения. Каждому углу развала должен соответствовать определенный угол схождения колес, при котором сила сопротивления движению, расход топлива и износ шин будут минимальными. Обычно оптимальный угол схождения управляемых колес составляет 15—20 % от угла их развала.

Установка управляемых колес, установка передних колес и шкворней поворотных кулаков:

Источник

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.

Источник

Углы установки колес автомобиля

Правильные углы установки колес – один из важнейших факторов, обеспечивающих нормальную управляемость, стабильность и устойчивость автомобиля при прямолинейном движении и при прохождении поворотов. Оптимальные для каждой модели параметры геометрии подвески закладываются на этапе проектирования. Заданные значения углов установки колес подвержены изменению и требуют периодической регулировки по причине естественного износа узлов и элементов ходовой части или после ремонта подвески.

Назначение углов установки колес

Корректно настроенная геометрия подвески позволяет автомобилю более эффективно воспринимать силы и моменты, возникающие в пятне контакта колеса с дорожной поверхность во время различных режимов движения. Этим обеспечивается предсказуемое поведение автомобиля, а именно: стабильность движения по прямой, устойчивость в поворотах, стабилизация при разгонах и торможении. Также благодаря отсутствию излишнего сопротивления качению колес происходит более равномерный износ шин, что позволяет увеличить срок их службы.

Заданные производителем значения углов установки колес являются оптимальными для конкретного автомобиля и соответствуют его назначению и особенностям настройки подвески. Однако, в случае необходимости, конструктивно предусмотрена возможность их изменения либо регулировки. Количество параметров, которые можно регулировать для каждого автомобиля, индивидуально.

Виды основных углов установки колес автомобиля

Развал колес

Развал колес (англ. camber) – это угол, образованный средней плоскостью колеса и вертикалью, проходящей через точку пересечения средней плоскости колеса и опорной поверхности. Различают положительный и отрицательный развал:

Конструктивно camber формируется положением ступичного узла и обеспечивает максимальную площадь пятна контакта шины с дорогой. В случае двухрычажной независимой подвески положение ступицы определяется верхним и нижним поперечными рычагами. В подвеске типа МакФерсон на формирование угла развала влияет нижний рычаг и амортизационная стойка.

Отклонение значений угла развала от нормы влияют на автомобиль следующим образом.

Слишком большой отрицательный угол:

Слишком большой положительный угол:

Схождение колес

Cхождение колес (англ. toe) – угол между продольной осью автомобиля и плоскостью вращения колеса. Может быть также определено как разность расстояний между передними и задними бортами ободов колес (на рисунке это значение А минус В). Таким образом, схождение может измеряться в градусах либо миллиметрах.

Различают суммарное и индивидуальное схождение. Индивидуальное схождение рассчитывается отдельно для каждого колеса. Это отклонение плоскости его вращения от продольной оси симметрии автомобиля. Суммарное схождение рассчитывается как сумма индивидуальных углов схождения левого и правого колес одной оси. Аналогично определяется суммарное схождение в миллиметрах. При положительном схождении (англ. toe-in) колеса взаимно повернуты внутрь по направлению движения, при отрицательном значении (англ. toe-out) – наружу.

Отклонение значений угла схождения от нормы влияют на автомобиль следующим образом.

Слишком большой отрицательный угол:

Слишком большой положительный угол:

Поперечный угол наклона оси поворота колеса

Поперечный угол наклона оси поворота (англ. KPI) – угол между осью поворота колеса и перпендикуляром к опорной поверхности. Благодаря данному параметру при повороте управляемых колес кузов автомобиля приподнимается, вследствие чего возникают силы,
стремящиеся вернуть колесо в прямолинейное положение. Таким образом, KPI оказывает значительное влияние на стабильность и устойчивость автомобиля при прямолинейном движении. Разность величин углов поперечного наклона правой и левой осей может приводить к уводу автомобиля в сторону с большим наклоном. Данный эффект может проявляться и при соответствии нормальным значениям остальных углов установки колес.

Угол продольного наклона оси поворота колеса

Продольный угол наклона оси поворота (англ. caster) – угол между осью поворота колеса и перпендикуляром к опорной поверхности в продольной плоскости автомобиля. Различают положительный и отрицательный углы продольного наклона оси поворота колеса.

Положительный caster способствует возникновению дополнительной динамической стабилизации автомобиля при движении на средней и высокой скорости. При этом ухудшается поворачиваемость на малой скорости.

Плечо обкатки

Помимо вышеперечисленных параметров, для передней оси имеет большое значение еще одна характеристика – плечо обкатки. Это расстояние между точкой, образованной пересечением оси симметрии колеса и опорной поверхности, и точкой пересечения линии поперечного наклона оси поворота и опорной поверхности. Плечо обкатки положительное, если точка пересечения поверхности и ось поворота колеса лежат справа от оси симметрии колеса (нулевого плеча), и отрицательное, если располагается слева от него. Если эти точки совпадают – то плечо обкатки нулевое.

Данный параметр влияет на стабилизацию и поворачиваемость колеса. Оптимальным значением для современных автомобилей является нулевое либо положительное плечо обкатки. Знак плеча обкатки определяется развалом, поперечным наклоном оси поворота колеса и вылетом колёсного диска.

Автопроизводители не рекомендуют устанавливать колесные диски с нестандартным вылетом, т.к. это может повлечь изменение заданного плеча обкатки на отрицательное значение. Это может серьезно повлиять на устойчивость и управляемость автомобиля.

Изменение значений углов установки колес и их регулировка

Углы установки колес подвержены изменениям вследствие естественного износа деталей, а также после их замены на новые. Все без исключения рулевые тяги и наконечники имеют резьбовое соединение, которое позволяет увеличить или уменьшить их длину для регулировки величин углов схождения колес. Схождение задних колес, равно как и передних, регулируется на всех типах подвесок, за исключением задней зависимой балки или моста.

Регулировка значений развала для задней и передней оси предусмотрена далеко не на всех автомобилях: она отсутствует на зависимой подвеске, на подвеске МакФерсон (за исключением небольшого ряда моделей авто, у которых верхний крепеж стойки – это болт с эксцентриком). Присутствует настройка camber, как правило, на обоих осях подвесок с верхними и нижними поперечными рычагами.

Неправильный сход-развал задних колес на переднеприводном автомобиле оказывает меньшее влияние на его управляемость и неравномерный износ шин, поскольку задняя часть менее нагружена. Параметры caster и KPI, регулировка которых в конструкции подвески автомобиля, как правило, не предусмотрена, должны всегда соответствовать допустимым значениям.

Источник

Устройство автомобилей

Углы установки колес автомобиля

Общие сведения

Простая логика подсказывает, что колеса автомобиля должны быть установлены строго вертикально и параллельно направлению движения, поскольку именно в таком положении сопротивление качению колес и износ шин наименьшие. Тем не менее, если провести несложные измерения на примере одного или нескольких машин, можно убедиться, что это не так – чаще всего колеса (особенно управляемые), устанавливаются под различными углами к вертикальной и горизонтальной проекциям автомобиля.
И можно не сомневаться, что такая установка колес не является причиной какой-либо неисправности ходовой части или рулевого управления, а трезвым замыслом конструкторов и разработчиков автомобиля.

Для чего и зачем это нужно? К сожалению, далеко не каждый водитель и даже специалист по ремонту автомобилей способен полноценно ответить на этот вопрос.
Давайте попробуем разобраться в этом любопытном феномене и понять – полезна автомобилю эта конструкторская идея, или является плодом чрезмерной фантазии инженеров?

Сначала окунемся в историю.
Если кому-либо приходилось внимательно рассматривать древнюю колесную технику, наверняка замечали, что колеса, например, карет или конных повозок, пушечных лафетов и др. имели заметный развал, т. е. устанавливались с наклоном наружу (положительный развал) или внутрь (отрицательный развал) от вертикальной оси. Впрочем, если даже и замечали, но особого значения этим странностям не придавали, объясняя их тем, что транспорт достаточно древний, технологии в зачаточном состоянии, и обеспечить строгую вертикальность колесам не представлялось возможным, да и не требовалось.

Но, оказывается, это далеко не всегда соответствует истине – уже в давние времена углы установки колес в виде положительного или отрицательного развала использовались для определенных целей.
Так, например, считалось, что во время быстрого движения кареты или повозки грязь от положительно разваленных колес будет отлетать в стороны, не забрызгивая экипаж и пассажиров. Тихоходные телеги наоборот оснащались колесами с отрицательным развалом, поскольку при медленном движении брызги и грязь от колес не разлетались далеко, зато при повреждении элементов крепления колеса оно дольше удерживалось на оси, не соскакивая, что позволяло вовремя заметить неисправность и устранить ее.

Можно привести и другие примеры. В частности, отрицательный развал огромных колес на азиатских арбах объясняется тем, что таким образом существенно возрастает устойчивость транспортного средства, поскольку увеличивается колесная база. Это достаточно полезно с учетом того, что с увеличением диаметра колес центр тяжести арбы смещается вверх, снижая устойчивость против опрокидывания.
Орудийные лафеты имели колеса с положительным развалом для того, чтобы артиллеристам удобнее было накатывать орудие за колеса руками сбоку, не опасаясь отдавить ноги.

Как видите, углам установки колес транспортных средств уделялось внимание уже с давних пор, при этом назначение этих углов отличалось в каждом конкретном случае. Но, конечно же, перечисленные выше причины развала колес у древних повозок, карет и других колесных средств передвижения отличаются от причин, по которым колеса современных автомобилей устанавливаются под различными углами к вертикали и горизонтали.

Назначение углов установки колес

Корректно настроенная геометрия подвески позволяет автомобилю более эффективно воспринимать силы и моменты, возникающие в зоне (пятне) контакта колеса с дорожной поверхность во время различных режимов движения. Этим обеспечивается предсказуемое поведение автомобиля на дороге: стабильность движения по прямой, устойчивость в поворотах, стабилизация при разгонах и торможении.
Также благодаря отсутствию излишнего сопротивления качению колес, возникающего при неправильной их ориентации к плоскости качения, происходит более равномерный износ шин, что позволяет увеличить срок их службы.

Заданные производителем значения углов установки колес являются оптимальными для каждого конкретного автомобиля, соответствуют его назначению, особенностям конструкции и настройки подвески. Однако, в случае необходимости, конструктивно предусмотрена возможность их изменения либо регулировки. При этом количество параметров, которые можно регулировать для каждого автомобиля, индивидуально.

Развал колес

Отклонение значений угла развала от нормы оказывают следующее влияние на движение автомобиля:
Слишком большой отрицательный угол развала благотворно влияет на устойчивость автомобиля в поворотах, однако при этом существенно ухудшается сцепление колес с дорогой при прямолинейном движении и имеет место повышенный износ внутренней стороны шин.

Слишком большой положительный угол развала тоже обеспечивает хорошее сцепление колес с дорогой, но при этом ухудшается устойчивость в поворотах и имеет место повышенный износ наружной стороны шин.

Конструктивно развал колеса формируется положением ступичного узла и обеспечивает максимальную площадь пятна контакта шины с дорогой. Для автомобилей, оснащенных двухрычажной независимой подвеской, положение ступицы определяется верхним и нижним поперечными рычагами.
В подвеске типа МакФерсон («MacPherson») на формирование угла развала влияет нижний рычаг и амортизационная стойка.
Для многих современных автомобилей развал колес устанавливается производителем и при текущей эксплуатации регулировке не подлежит.

Развал – параметр, который отвечает за ориентацию колеса относительно дорожного покрытия. Мы помним, что в идеале они должны быть перпендикулярны друг другу, т.е. развала быть не должно. Тем не менее, у большинства дорожных автомобилей он есть. В чем суть конструкторской идеи?

До недавнего времени наблюдалась тенденция именно разваливать колеса, т.е. придавать углам развала положительные значения. Установка колес с положительным развалом объяснялась стремлением перераспределить нагрузку между внешним и внутренним ступичными подшипниками. Считалось, что при положительном угле развала колес большая часть нагрузки приходится на внутренний подшипник, который проще выполнить более массивным и прочным. В результате выигрывает долговечность подшипникового узла.

Это объяснение справедливо только для идеальной ситуации – прямолинейного движения автомобиля по абсолютно ровной дороге. При маневрах и проезде неровностей, даже самых незначительных, подшипниковый узел испытывает динамические нагрузки, которые на порядок превышают статические силы. Да и распределяются они не совсем так, как предполагает положительный развал колес.

Иногда пытаются толковать положительный развал как дополнительную меру, направленную на уменьшение плеча обкатки (см. ниже), что способствует уменьшения усилий при манипуляции рулем. Однако такой способ воздействия далеко не самый удачный. Он сопряжен с одновременным изменением ширины колеи и включенного угла наклона оси поворота колеса, что негативно сказывается на устойчивости и управляемости автомобиля.

Положительным развалом компенсируется смещение колес, происходящее при увеличении нагрузки на ось (в результате роста загрузки автомобиля или динамического перераспределения его массы при ускорении и торможении). Упруго-кинематические свойства большинства типов современных подвесок таковы, что с увеличением веса, приходящегося на колесо, угол развала уменьшается.
Чтобы при этом обеспечить максимальное сцепление колес с дорогой, логично их предварительно чуть «развалить». Тем более что в умеренных дозах развал незначительно отражается на сопротивлении качению и износе шин. Для некоторых грузовых автомобилей (например, марки «Татра») развал делают отрицательным, что можно объяснить перераспределением веса полностью груженого автомобиля к кузову.

На выбор величины развала также оказывает влияние профилирование дорожного полотна, которое в поперечном сечении имеет выпуклый профиль. Чтобы в этом случае колесо оставалось перпендикулярным к опорной поверхности, ему нужно придать небольшой положительный угол развала.
В последние годы колеса большинства серийных автомобилей в статике устанавливаются с отрицательным развалом. Дело в том, что на первый план выходит задача обеспечения их наилучшей устойчивости и управляемости.

Развал, также, является параметром, который оказывает определяющее влияние на так называемую боковую реакцию колес. Именно она противодействует центробежным силам, действующим на автомобиль в повороте, и способствует его удержанию на криволинейной траектории.

Следовательно, чтобы сделать колеса автомобиля предельно цепкими с дорожным полотном при повороте, нужно их не разваливать, а, наоборот, «сваливать». Этот эффект известен давно и столь же давно используется в автоспорте.
Если внимательно взглянуть на передние колеса гоночного болида, можно заметить, что они установлены с большим отрицательным развалом.

Однако то, что хорошо для гоночных болидов, не всегда приемлемо для серийных автомобилей. Чрезмерный отрицательный развал вызывает повышенный износ внутренней зоны протектора. С увеличением наклона колеса сокращается площадь пятна контакта. Сцепление колес при прямолинейном движении уменьшается, в свою очередь снижается эффективность ускорения и торможения.

В идеальной ситуации вызванные развалом боковые силы действуют на оба колеса оси и уравновешивают друг друга. Но стоит одному из колес потерять сцепление с дорогой, как тяга развала другого оказывается некомпенсированной и заставляет автомобиль отклониться от прямолинейной траектории.
Кстати, если припомнить, что величина тяги зависит от наклона колеса, нетрудно объяснить боковой увод автомобиля при неодинаковых углах развала правого и левого колес. Одним словом, при выборе величины развала конструкторам приходится искать «золотую середину».

Чтобы обеспечить автомобилю хорошую устойчивость, недостаточно в статике сделать углы развала отрицательными. Конструкторы подвески должны добиться, чтобы колеса сохраняли оптимальную (или близкую к ней) ориентацию на всех режимах движения.
Выполнить это непросто, поскольку при маневрах любые изменения положения кузова, сопровождающиеся смещением элементов подвески (клевки, боковые крены и т.д.), приводят к существенному изменению развала колес. При этом чем больше диапазон ходов подвески, тем больше изменение развала в движении.

Поэтому разработчикам автомобилей с максимально эластичными (для наилучшего комфорта) подвесками приходится поломать голову над тем, как совместить комфорт и устойчивость. Обычно компромисс удается найти, «поколдовав» над кинематикой подвески.
Справедливости ради стоит сказать, что эластичность подвески не всегда негативно сказывается на устойчивости и управляемости, и в некоторых ситуациях даже содействует улучшению этих свойств, например, при оптимальном использовании эффекта «самоподруливания» колес задней оси.
Следует отметить, также, что углы развала, указанные в спецификациях для легковых автомобилей, будут значительно отличаться от значений этих углов при поворотах и маневрировании.

Схождение колес

Схождение колес (англ. «toe») – это угол между продольной осью автомобиля и плоскостью вращения колеса. Схождение может быть также определено как разность расстояний между передними и задними бортами ободьев колес одной оси (на рисунке это значение А минус В).
Таким образом, схождение может измеряться в градусах либо миллиметрах.

Различают суммарное и индивидуальное схождение.
Индивидуальное схождение рассчитывается отдельно для каждого колеса. Это отклонение плоскости его вращения от продольной оси симметрии автомобиля.
Суммарное схождение рассчитывается как сумма индивидуальных углов схождения левого и правого колес одной оси. Аналогично определяется суммарное схождение в миллиметрах.

При положительном схождении (англ. «toe-in») колеса взаимно повернуты внутрь по направлению движения (плоскости вращения колес пересекаются впереди автомобиля), при отрицательном значении (англ. «toe-out») – наружу (плоскости вращения колес пересекаются позади автомобиля).

Отклонение значений угла схождения от нормы оказывают следующее влияние на движение автомобиля:

Слишком большой отрицательный угол схождения затрудняет удержание заданной траектории движения, поскольку приводит к повышенной реакции автомобиля на манипуляции рулевым управлением, а также к повышенному износу шины с внутренней стороны.

Слишком большой положительный угол схождения тоже приводит к повышенной чувствительности автомобиля к манипуляции рулевым управлением, а также к повышенному износу шины с наружной стороны.

В случае подвески с большой податливостью (что характерно, например, для рычажных конструкций с эластичными втулками) результат многократно возрастет. Если колесо не только свободно катящееся, но и управляемое, ситуация усложняется.
За счет появления у колеса дополнительной степени свободы та же сила сопротивления оказывает двоякое воздействие. Момент, изгибающий переднюю подвеску, дополняется моментом, стремящимся развернуть колесо вокруг оси поворота. Разворачивающий момент, величина которого зависит от расположения оси поворота, воздействует на детали механизма рулевого управления и вследствие их податливости также влияет на изменение схождения колеса в движении.

Сила сопротивления движению зависит от скорости автомобиля. Поэтому идеальным решением стало бы переменное схождение, обеспечивающее столь же идеальное положение колес на любых скоростях. Поскольку сделать это сложно, колесо предварительно «сводят» так, чтобы достичь минимального износа шин в номинальном режиме движения автомобиля.
Колесо, расположенное на ведущей оси, большую часть времени подвергается действию силы тяги. Она превышает силы сопротивления движению, поэтому равнодействующая сил будет направлена по ходу движения. В этом случае колеса в статическом положении нужно установить с расхождением.
Аналогичный вывод можно сделать и в отношении управляемых ведущих колес.

Таким образом, статические параметры схождения, которые приведены в регулировочных данных, представляют собой некий конструкторский компромисс между желанием сэкономить на топливе и резине и добиться оптимальных для автомобиля характеристик управляемости.

Поперечный угол наклона оси поворота колеса

Угол продольного наклона оси поворота колеса

Различают положительный и отрицательный углы продольного наклона оси поворота колеса.
Положительный угол продольного наклона оси поворота колес способствует возникновению дополнительной динамической стабилизации автомобиля при движении на средней и высокой скорости. Однако при этом ухудшается управляемость автомобиля на малой скорости.

Справедливо отмечают, что 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.

На движущееся автомобильное колесо постоянно действуют возмущающие силы, стремящиеся вывести его из нейтрального положения. Они могут быть следствием проезда неровностей дороги, неуравновешенности колес и т.д.
Поскольку величина и направление возмущений постоянно меняются, их воздействие носит случайный колебательный характер. Не будь механизма автоматической стабилизации, парировать стремление автомобиля к «рысканию» пришлось бы водителю, что превратило бы управление автомобилем в мучение и наверняка увеличило износ шин. При грамотно выполненной стабилизации автомобиль устойчиво движется по прямой с минимальным вмешательством водителя даже с отпущенным рулевым колесом.

Отклонение управляемых колес может быть вызвано намеренными действиями водителя, связанными с изменением направления движения. В этом случае стабилизирующий эффект содействует водителю на выходе из поворота, автоматически возвращая колеса в нейтральное положение.
А вот на входе в поворот и в его апексе водителю, напротив, приходится преодолевать «сопротивление» колес, прикладывая к рулевому колесу определенное усилие. Возникающая на рулевом колесе реактивная сила создает «чувство руля», т. е. способствует информативности рулевого управления, чему конструкторы автомобилей уделяют много внимания.

Плечо обкатки

Данный параметр влияет на стабилизацию и поворачиваемость колеса. Оптимальным значением для современных автомобилей является нулевое либо положительное плечо обкатки. Знак плеча обкатки определяется развалом, поперечным наклоном оси поворота колеса и вылетом колёсного диска.
Автопроизводители не рекомендуют устанавливать колесные диски с нестандартным вылетом, поскольку это может повлечь изменение заданного плеча обкатки на отрицательное значение. Это может негативно сказаться на устойчивости и управляемости автомобиля.

Изменение значений углов установки колес и их регулировка

Углы установки колес подвержены изменениям вследствие естественного износа деталей ходовой части, рулевого управления и подвески, а также после замены колес на новые.
Все без исключения рулевые тяги и наконечники имеют резьбовое соединение, которое позволяет увеличить или уменьшить их длину для регулировки величин углов схождения колес. Схождение задних колес, равно как и передних, регулируется на всех типах подвесок, за исключением задней зависимой балки или моста.

Регулировка значений развала для задней и передней оси предусмотрена далеко не на всех автомобилях. Так, например, этот параметр не регулируется на зависимой подвеске и на подвеске «MacPherson», за исключением некоторых моделей автомобилей, у которых верхнее крепление стойки выполнено в виде болта с эксцентриком.
У автомобилей с независимой рычажной подвеской развал колес, как правило, регулируется.

Неправильный сход-развал задних колес на переднеприводном автомобиле оказывает меньшее влияние на его управляемость и неравномерный износ шин, поскольку задняя ось менее нагружена, а колеса являются свободно вращающимися, и спектр внешних сил, действующих на них, существенно меньше, чем для передних ведущих колес.

Параметры «caster» и «KPI», регулировка которых в конструкции подвески автомобиля, как правило, не предусмотрена, должны всегда соответствовать допустимым значениям, и контролируются после механических повреждений подвески.

Источник