Вылет колесных дисков, диаметр колеса, угол наклона шкворня. Часть 1. Теория.
Вылет колесного диска очень тесно связан с диаметром используемого колеса и поперечным углом наклона шкворня подвески вашего авто.
Зачастую наблюдаю картину когда человек выбирает диски исходя из критериев красоты, при этом начисто забывая или вовсе не зная, о том что некоторые из параметров колесного диска сильно влияют на управляемость авто, а также на надежность некоторых его узлов.
Так на что же этот параметр, вылет, влияет?
Дело в том что конструктор проектируя подвеску авто, конструирует ее под конкретное колесо, заданного диаметра и ширины. И положение этого конкретного колеса относительно осей поворота этого самого колеса, строго задано конструкцией и обусловлено условиями управляемости.
Тут надо сказать что ось вращения у колеса не одна, как можно подумать и даже не две если это колесо управляемое, их три. Так же хочу заметить, что управляемое колесо это не только то что поворачивается при повороте руля, им может быть и колесо не связанное с рулевой системой.
Вернемся к вылету.
Сдвигая колесо относительно единственного правильного, заданного конструкцией положения, либо диском с неправильным вылетом или же проставками, вы обрекаете себя на потери стабильности в поведении авто. Тоже самое происходит при изменении диаметра колеса, даже на штатных дисках оси уползают в сторону от положенных им мест.
Так как же быть? Если хочется колеса побольше, да по шире, да так что бы красиво смотрелись в арках и при этом не потерять в управляемости.
Видимо придется капнуть поглубже и определить чем же руководствуется конструктор проектируя интересующий нас узел.
Дабы не лезть в дебри подвескостроения немного упростим и не будем рассматривать ось поперечного крена, хотя наш узел оказывает влияние и там.
В данном случае нас интересует ось "шкворня", это ось вокруг которой поворачивается колесо когда вы крутите руль, технически грамотные люди скажут в моей машине нет шкворней, у меня шаровые опоры или же блокшарниры и будут правы, но в техническом Русском языке эту ось принято так называть.
Как определить точки прохождение этой оси если шкворней как таковых нет?
Тут все просто, она проходит через центры сфер шаровых опор или же блокшарниров одного колеса, это если подвеска многорычажная.
Если подвеска типа Макферсон, это один нижний рычаг и амортизационная стойка, то ось проходит опять же через центр сферы шаровой опоры и центр верхней опоры стойки там где она крепится к кузову.
И так, ось мы нашли. Определимся с ее положением в пространстве относительно авто и поверхности на которой находится наше авто. Казалось бы она должна быть строго вертикальной, а нет, приглядитесь она наклонена как в продольном так и в поперечном направлениях.
Угол наклона относительно вертикали в продольном направлении, это если смотреть сбоку на авто, так сказать в профиль это, продольный угол наклона шкворня или еще его называют кастер. В нашем случае он нас не интересует.
Кастер
Угол наклона в поперечном направлении, это если смотреть на авто спереди, так сказать в фас, это поперечный угол наклона шкворня, вот на нем мы остановимся поподробнее.
Поперечный угол наклона шкворня
Собственно у этого угла два назначения.
Он обеспечивает статическую ориентацию колес. Но это нам пока не интересно.
А вот то что с помощью этого угла можно изменять плечо обката колеса относительно нашей оси, это то к чему мы шли.
Плечо обката
Итак у нас появился новый термин. Плечо обката. Что же это за зверь. Все просто, мысленно протягиваем нашу ось шкворня до поверхности дороги, там же на дороге находим центральную продольную ось пятна контакта нашего колеса. Так вот расстояние от оси шкворня до продольной оси пятна в плоскости дороги и есть наше плечо.
Вы спросите а почему собственно центральная ось пятна контакта? Да потому что там находится центр средоточия сил возникающих между колесом и дорогой, при разгоне, торможении, наезде на препятствие и т.д. Справедливости ради нужно сказать что эта ось может сдвигаться в зависимости от характеристик самой покрышки и условий на данный момент, но это уже удел тончайших настроек при борьбе за сотые доли секунд.
В идеале плече обката должно быть равно 0, это то к чему стремиться конструктор проектируя подвеску.
Теперь давайте подвигаем колесо изменяя вылет диска.
При сдвиге плечо растет.
Теперь поиграем с диаметром колеса.
И опять плечо растет.
А теперь углом поперечного наклона.
Чем же чревато увеличение плеча обката?
Тут все просто, вспомним физику 6 класс. Длина рычага(плечо), силы, крутящий момент, помните?
Так вот, если рассматривать одно колесо, осью нашего простейшего рычага, в авто является ось шкворня. С одной стороны на него дейсвуют силы возникающие между колесом и дорогой, с другой стороны дейсвуют силы создаваемые рулевой системой, то есть, грубо говоря, руками водителя. Если крутящие моменты создаваемый этими силами равны и противонаправленны то колесо остается в заданном положении.
Как мы помним из курса физики, крутящий момент на нашей оси зависит от длинны рычага и силы действующей на рычаг, а если точнее то равен произведению этих величин. То есть если длинна рычага(плечо) равно 0, то и крутящий момент на оси тоже равен 0.
И получается что если плечо обката равно 0, то водителю не нужно упираться и противостоять воздействию сил возникающих на колесе.
В реальном авто все несколько сложнее, поскольку колес на оси два и они взаимодейсвуют друг с другом через рулевую систему. Тут надо рассматривать систему из трех рычагов. Но сути это не меняет, при больших плечах обката в условиях когда силы на колесах одной оси не равны компенсировать разные моменты на осях шкворней придется рулевой системой, то есть руками.
Тут нужно добавить. Все выше сказанное справедливо и для задних ведущих, казалось бы не управляемых колес.
Дело в том что у многих современных авто задняя подвеска устроена так что колесо поворачивается так же как и переднее но только на маленькие не заметные глазу углы. Делается это с помощью дополнительных рычагов, углы поворота зависят от крена кузова. Но поскольку эти так сказать "рулевые" рычаги установлены зачастую на довольно мягкие сайлентблоки при большом плече обката, колесо при разгоне и торможении будет рулить само собой, соответственно вектор тяги колеса будет несколько не параллелен курсу, а это потеря стабильности в поведении авто.
Статьи
Схождением называют разницу расстояний, измеренных по передним и задним точкам диска колеса в горизонтальной плоскости. Если расстояние, измеренное по передним точкам меньше расстояния, измеренного по задним точкам (т.е. колеса повернуты к центральной линии автомобиля), то говорят о положительном схождении, если наоборот — об отрицательном (обратном) схождении.
До проведения измерений нужно убедиться в отсутствии биения дисков колес. Неправильная регулировка схождения отрицательно влияет на стабилизацию рулевого управления и комфортность управления автомобилем.
Схождение колес может быть выражено в линейных и угловых мерах, в зависимости от типа применяемого оборудования.
Обратное схождение на повороте.
Обратное схождение в повороте — это разность углов поворота внешнего и внутреннего колеса, отсчитываемых от центральной оси автомобиля.
Рулевое управление сконструировано так, что внутреннее колесо катится по меньшему радиусу поворота (имеет больший угол поворота), что уменьшает проскальзывание колеса.
Разница углов поворота влево и вправо должна быть нулевой или в пределах, допускаемых заводом-изготовителем (угол А).
Угол развала.
Если колесо отклонено от вертикальной плоскости наружу автомобиля, то говорят о положительном развале(В), если колеса отклоняются внутрь — то развал отрицательный (С). При этом направление взгляда — вдоль оси автомобиля спереди назад.
Влияние развала может быть рассмотрено на примере качения конуса А (стабилизация качения). Так, колеса, имеющие положительный развал, имеют тенденцию к качению по направлению от центральной оси автомобиля; колеса, имеющие отрицательный развал, катятся по направлению к центральной оси.
Развал измеряется в градусах, при этом колеса должны находиться в положении прямолинейного движения.
Угол наклона шкворня (поперечный) и дополнительный поперечный угол.
Поперечный наклон шкворня отсчитывается от вертикали по направлению центральной оси автомобиля (А).
Многие системы подвески не имеют шкворня, в этом случае можно говорить о воображаемом наклоне шкворня, заменяемого осью, проходящей через центры шаровых опор.
Дополнительный угол складывается из угла развала и угла поперечного наклона шкворня (с учетом знаков). Оси угла развала и поперечного наклона шкворня пересекаются в некоторой точке. Если точка пересечения лежит ниже дорожного покрытия, то размер С представляет собой положительное плечо обкатки, если точка пересечения выше дорожного покрытия — плечо обкатки отрицательное.
Маленький радиус обкатки способствует стабилизации рулевого управления. На автомобилях с диагональным разделением контуров тормозов отрицательное плечо обкатки стабилизирует рулевое управление при неравном распределении тормозных сил на управляемых колесах.
Продольный наклон шкворня.
Угол продольного наклона шкворня отсчитывается от вертикали при взгляде сбоку автомобиля.
Угол продольного наклона влияет на стабилизацию рулевого управления.
Для обеспечения тенденции к установке управляемых колес угол продольного наклона обычно делают положительным.
Максимальный угол поворота.
Максимальный угол поворота — это угол, отсчитываемый от центральной оси автомобиля до плоскости вращения колеса при положении колеса в упоре (левом или правом).
Угол отклонения внутреннего колеса значительно больше угла отклонения внешнего колеса (А).
Продольный наклон шкворня.
Угол продольного наклона шкворня отсчитывается от вертикали при взгляде сбоку автомобиля.
Угол продольного наклона влияет на стабилизацию рулевого управления.
Для обеспечения тенденции к установке управляемых колес угол продольного наклона обычно делают положительным.
Максимальный угол поворота.
Максимальный угол поворота — это угол, отсчитываемый от центральной оси автомобиля до плоскости вращения колеса при положении колеса в упоре (левом или правом).
Угол отклонения внутреннего колеса значительно больше угла отклонения внешнего колеса (А).
Задние управляемые колеса.
В последнее время некоторые изготовители автомобилей вводят систему задних управляемых колес. В основном системы с задними управляемыми колесами сконструированы так, что при превышении скорости 30-50 км/ч задние колеса поворачиваются в ту сторону, что и передние (А). Более сложные системы обеспечивают поворот задних колес в противоположном направлении поворота передних на низких скоростях (В) и поворот в том же направлении на высоких.
Применение задних управляемых колес повышает управляемость автомобиля, способствует повышению скорости прохождения поворотов, улучшает маневренность при парковках.
До попыток отрегулировать рулевой привод задних управляемых колес, ознакомьтесь с руководством по обслуживанию вашего автомобиля.
Ось симметрии и отклонения осей.
Осью симметрии называется линия, соединяющая центры передней и задней осей (А).
Неправильная установка схождения передних или задних колес может стать причиной отклонения движения автомобиля от заданного направления.
Нарушение симметрии называют отклонением осей.
Сдвижка колес.
Сдвижка колес (Х) измеряется на колесах одной оси. Может измеряться в линейных и угловых мерах.
Установочная высота.
Расположение нагрузки.
Некоторые производители автомобилей требуют при проведении регулировочных работ обеспечения определенной загрузки автомобиля.
В зависимости от модели загрузка должна быть произведена на передних (А) и задних (В) сиденьях и багажнике (С).
Износ шин.
Неправильная установка колес приводит к ускоренному износу шин. На рис. 11 показан характер износа шин при неправильной регулировке схождения: излишнее обратное схождение приводит к ступенчатому износу беговых дорожек (А) и износу внутренней части протектора (В).
Процедура регулировки.
1. Размер шин и давление в них.
2. Состояние пружин подвески (визуально по крену автомобиля)
3. Отсутствие излишних люфтов в рулевом механизме и тягах.
4. Регулировку подшипников колес.
5. Отсутствие биения колес (коробленые диски должны быть заменены).
6. Загрузить автомобиль, как это рекомендовано.
7. Покачайте автомобиль на подвеске при выключенном ручном тормозе.
8. Установите рулевой механизм в центральное положение.
1. Схождение — обычно регулировка схождения может быть проведена изменением длины поперечной рулевой тяги после отпускания контргайки и зажима (рис.12). Поворот наконечника должен быть одинаков с обеих сторон автомобиля.
2. Продольный наклон шкворня — регулируется изменением длины поперечной рулевой тяги (рис.13) либо изменением толщины регулировочных прокладок под опорой рычага (рис.14).
Продольный наклон шкворня на что влияет
Что Такое Сход Розвал
Теория
Геометрические углы установки колес автомобиля относительно земли и кузова – это очень важный фактор определяющий безопасность движения! При проектировании каждого автомобиля, инженеры разчитывают и задают углы геометрии колес, исходя из многих факторов и желаемого результата. Определяются также и допустимые отклонения от заданных заводом-изготовителем значений, которые очень малы и составляют единицы и доли угловых секунд. Вся подвеска автомобиля, сроится на принципах управляемости и широком спектре показателей направленных на безопасность, практичность, износостойкость и другие эксплуатационные показатели. Поэтому сход-развал – это одна из важнейших характеристик подвески автомобиля.
Установочная высота, или высота уровня оказывает решающее влияние на результаты проверки углов установки колёс. На неё влияет загрузка, степень заправки топливного бака или других ёмкостей с жидкостью, а также перепад температур, вследствие чего могут изменяться такие параметры ходовой части, как развал, схождение и угол продольного наклона оси поворота управляемых колёс. Для обеспечения хорошей устойчивости и управляемости автомобиля передние и задние колеса автомобиля устанавливают под определенным углом относительно элементов кузова, относительно дороги и вектора движения.
Основополагающим параметром регулировки углов положения колес является геометрическая ось движения: представляет собой биссектрису суммарного угла схождения колёс задней оси. Задняя ось является осью, определяющей курсовое направление автомобиля. Поэтому все измерения для колёс передней оси, а также некоторых вспомогательных систем водителя выполняются относительно геометрической оси движения. В оптимальном состоянии геометрическая ось движения лежит в продольной средней плоскости автомобиля.
Углы, определяющие положение передних колес: Углы, определяющие положение задних колес:
Развал (Camber) Развал (Camber)
Схождение (Toe) Схождение (Toe)
Продольный наклон шкворня (Caster) Смещение оси (Set-back)
Поперечный наклон шкворня (King pin) Линия (угол)
Смещение оси (Set-back) тяги (Thrust line)
Включенный угол (Camber+King pin)
Углы которые можно регулировать или только отслеживать
Параметр и схема
Последствия нарушения
Параметр и схема
Последствия нарушения
Угол тяги
Угол тяги
Если значение угла тяги отлично от нуля, автомобиль имеет увод в сторону при постоянном положении руля. Угол тяги недолжен превышать более 0°03′.
Регулируемый параметр ходовой части
Угол схождения
Угол схождения
Слишком большой отрицательный угол (отрицательное схождение): износ шин с внутренней стороны и плохая стабильность по удержанию направления.
Слишком большой положительный угол (положительное схождение): износ шин с наружной стороны и плохое выдерживание направления.
Прямолинейность движения
Прямолинейность движения
Определяется таким положением передних колёс, при котором индивидуальные углы схождения колес относительно продольной средней плоскости автомобиля равны. В этом положении осуществляется измерение углов установки колёс задней оси.
Угол развала
Угол развала
Слишком большой отрицательный угол: возрастает чуткость к рулю, но снижается курсовая устойчивость. Так как пятно контакта смещается на внутреннюю строну колеса повышается износ внутренней стороны шины.
Слишком большой положительный угол: возрастает усилие на руле и самовозврат руля при движении в повороте. Повышенный износ наружной стороны шины.
Допуск на разнобой левого и правого углов развала:
Перед — не более 0°15′ — 0°40′.
Зад – не более 0°40′ — 1°00′
Зависящий от автомобиля регулируемый параметр ходовой части.
Поперечный наклон оси поворота
Поперечный наклон оси поворота
Поперечный наклон слишком большой: Увеличиваются усилия на руле, усиливается также стабилизирующий эффект на малых скоростях движения.
Поперечный наклон слишком мал: уменьшение угла наклона способствует улучшению устойчивости в повороте, но уменьшается самовозврат руля, что вызывает необходимость постоянного подруливания, возрастает, чувствительность к неисправностям шин, может привести к уводу автомобиля.
Разный поперечный наклон справа/слева склонность к уводу автомобиля.
Не регулируемый параметр ходовой части.
Плечо обкатки
Плечо обкатки
На плечо обкатки влияют развал, поперечный наклон оси поворота и вылет колёсного диска, т. е. настраивать его можно только косвенным образом, изменяя указанные параметры.
Не регулируемый параметр ходовой части.
Угол продольного наклона оси поворота
Угол продольного наклона оси поворота
Слишком большой положительный угол: значительные силы, действующие на колёса при повороте и стабилизирующие силы.
Слишком большой отрицательный угол: плохое возвратное действие, чувствительность к неисправности шин.
Разные углы справа/слева: склонность к уводу автомобиля.
Угол продольного наклона оси поворота меняется, к примеру, под воздействием соответствующего груза в багажном отсеке. Допуск на разнобой лево право не более 0°15′ — 0°40′
Зависящий от автомобиля регулируемый параметр ходовой части.
Рулевая трапеция
Рулевая трапеция
Передняя подвеска, рычаги рулевых тяг и рулевой механизм с рулевыми тягами в совокупности образуют рулевую трапецию. С помощью рулевой трапеции обеспечиваются поворот управляемых колёс на разные углы, что необходимо при движении в поворотах.
Не регулируемый параметр ходовой части.
Максимальный угол поворота
Максимальный угол поворота
Если максимальный угол поворота управляемых колёс при повороте влево/вправо различается, то диаметр разворота влево и вправо будет разным. Угол задаётся конструктивно.
Регулируемый параметр ходовой части.
Повреждения кузова и деталей подвески
Повреждения кузова и деталей подвески
Угол смещения колеса служит масштабом измерения степени перекоса оси. Разница колёсной базы. Боковое смещение. Разница ширины колеи. Смещение оси. Разница в динамике схождения. Разница в динамике правого и левого угла схождения не должна превышать более 0°05′ Разница в динамике развала. Разница правого и левого угла развала в динамике не должна быть более 0°10′ — 0°30′. Проверяется замером без нагрузки – с нагрузкой.
Преимущества правильно настроенной подвески
Автомобиль с правильно отрегулированными углами установки колес имеет: хорошую курсовую устойчивость (отклонения от прямолинейного движения минимальны); отличную управляемость; маневренность; комфорт при движении; меньшую склонность к заносам и опрокидыванию в экстремальных ситуациях; хороший накат; экономию топлива; минимальный износ шин. Автомобиль с сильно нарушенными углами, напротив, может подвести Вас в любой момент. Например, при движении по сухому асфальту вроде бы все нормально, но стоит только внезапно попасть на мокрый или скользкий участок дороги, и ваш автомобиль может вдруг поехать туда, куда вам совсем не хотелось бы. Автомобиль постоянно приходится «ловить»(корректировать) на дороге. При этом он становится постоянным фактором повышенного риска не только для водителя, но и для окружающих машин и пешеходов. Вы никогда не задумывались над скупыми строками сводок ДТП, в которых часто звучат фразы, наподобие: «. не справился с рулевым управлением, очутился на встречной полосе дороги. » и т.п.? В большинстве случаев это является последствием неправильно отрегулированных углов установки колес. Во всех европейских странах проверка углов установки колес является обязательным пунктом при проведении обязательного технического осмотра. Еще один важный момент. При покупке подержанного автомобиля (желательно до оформления сделки) мы рекомендуем проверить его на предмет «геометрии» ходовой части, так как не секрет, что большинство машин на продажу являются битыми в прошлом. А внешний вид бывает очень часто обманчив. Попадаются даже автомобили собранные из двух половинок, причем сваренные не самым лучшим образом.
Иные факторы положения колес, влияющие и задающие движение автомобиля
Обратное схождение в повороте (принцип Аккермана) Обратное схождение в повороте представляет собой разницу углов поворота колеса, движущегося по внешнему радиусу поворота (меньший угол) и колеса, движущегося по внутреннему радиусу поворота (больший угол). Обратное схождение в повороте задаётся рулевой трапецией.
Рулевая трапеция. Передняя подвеска, рычаги рулевых тяг и рулевой механизм с рулевыми тягами в совокупности образуют рулевую трапецию. С помощью рулевой трапеции обеспечиваются разные углы поворота управляемых колёс, необходимые для движения в поворотах. Поворотный кулак и рычаги рулевой тяги расположены относительно друг друга не под углом 90°. Из этого вытекают неравные расстояния перемещения концов обоих рычагов рулевой тяги при повороте управляемых колёс. Это приводит к повороту управляемых колёс на разные углы.
Вылет колесного диска Вылет колёсного диска — это расстояние от середины обода до внутренней плоскости прилегания колёсного диска к ступице («x»). Вылет колёсного диска влияет на ширину колеи и плечо обкатки. Для обеспечения оптимальной управляемости автомобиля и минимального износа шин необходима правильная регулировка ходовой части.
Различают три варианта вылета колёсного диска:
Рассмотрим каждый из углов геометрии подвески подробно
Развал (Camber)
Развал (CAMBER) — это угол между вертикалью и плоскостью вращения колеса. Он способствует правильному положению катящегося колеса при работе подвески. Если верхняя часть колеса наклонена к центру автомобиля, то развал отрицательный, если наружу — положительный. Важно! Левый и правый развал по величине должны быть максимально приближены друг другу.Разность между ними выражает следующий параметр.
Разность развалов не должна превышать 30′, т. к. может вызывать увод а/м от прямолинейного движения.
Продольный наклон является очень важным параметром. При движении автомобиля по криволинейной траектории наклон оси поворота колеса в продольном направлении провоцирует возникновение стабилизирующего момента. Под действием этого момента управляемые колеса стремятся занять положение соответствующие прямолинейному движению.
Производители закладывают угол развала в кузов автомобиля, и он в стоковом состоянии считается неизменным. Однако несложный тюнинг подвески (болты с эксцентриком или регулируемые опоры стойки) позволяют изменить заложенный производителями развал.
Развал меняется с изменением крена автомобиля. Зрительно это заметно у некоторых тяжёлых грузовиков : на незагруженном автомобиле такой большой развал задних колёс, что машина едет только на внешних шинах. Нулевой развал обеспечивает минимальный износ шин и следовательно повышается срок службы покрышек. Отрицательный развал улучшает устойчивость автомобиля на поворотах.
Эласто-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».
Схождение (Toe)
Схождение или сход (TOE) — угол между плоскостью вращения колеса и продольной осью автомобиля. Схождение способствует правильному положению передних колес при различных скоростях движения и углах поворота автомобиля. В большинстве случаев схождение регулируется изменением длины боковых рулевых тяг. Понятно, что схождение может быть как положительным (колеса сведены к оси впереди автомобиля) так и отрицательным (соответственно наоборот).
Схождение переднее раздельное (Partial TOE) — это угол между продольной осью автомобиля и плоскостью, проходящей через центр левого или центр правого колеса в отдельности.
Схождение переднее суммарное (Total TOE) получается в результате арифметического сложения значений раздельного схождения. Схождение — так же может определяться разницей расстояний между передней (A) и задней (B) частью шин автомобиля.
При правильном «схождении» передние части колес должны быть ближе друг к другу, чем задние.
Схождение необходимо для компенсации небольших зазоров и упругости деталей подвески и рулевого управления. Рекомендуемое заводом-изготовителем значение схождения колес соответствует точному параллельному расположению плоскостей вращения колес при движении автомобиля. По мере износа деталей подвески и рулевого управления требуется коррекция в сторону увеличения величины схождения колес. Схождение колес контролируется и регулируется в последнюю очередь. Схождение колес предназначено для стабилизации колес при движении на прямых участках дороги. Это происходит за счет натяжения шины в пятне контакта с дорогой. Схождение оказывает влияние на прямолинейность движения автомобиля и на его управляемость. При отсутствии схождения автомобиль «рыскает» по дороге и водитель постоянно должен подруливать, стараясь сохранить траекторию движения. Повышенное схождение вызывает увеличение износа шин. Признаки отклонения схождения от нормы: сильный пилообразный износ шин (даже при небольших отклонениях), визг шин в повороте, повышенный расход топлива из-за большого сопротивления качению передних колес (накат автомобиля намного меньше положенного).
Продольный наклон шкворня (Caster)
Продольный наклон оси поворота (наклон шкворня) (CASTER) — измеряется в градусах и представляет собой угол в продольной плоскости автомобиля, между в ертикальной линией и линией, проходящей через центры поворота колеса. Эта линия проходит через шаровые опоры верхнего и нижнего рычагов подвески («классическая» двухрычажная подвеска), либо через верхнюю и нижнюю точки крепления амортизаторной стойки (подвеска типа «Мак Ферсон») либо по оси шкворня (шкворневая подвеска) в продольной плоскости автомобиля. Кастор может быть как положительным, так и отрицательным.
Кастер способствует стабилизации передних колес в направлении прямолинейного движения. Ось шаровых или стойки должны стоять под углом как вилка на мотоцикле. Характерные признаки отклонения величины угла от нормы: увод автомобиля в сторону при движении, разные усилия на рулевом колесе при левом и правом поворотах, односторонний износ протектора, визг шин на поворотах.
Из-за того, что точка контакта колеса (при положительном касторе) с поверхностью лежит несколько позади оси поворота, при отклонении колеса от прямолинейного движения возникают боковые силы, стремящиеся вернуть колесо в начальное положение. Это способствует возвращению колеса в свое спокойное положение, выравниванию автомобиля.
При дефектах кузова, после ударов, этот угол обычно изменяется неодинаково. Разница между этими углами на левом и правом колёсах обычно приводит к уводу автомобиля с прямой линии даже при идеально отрегулированных остальных углах и качественной резине.
Кастер является углом, под которым наклонена ось поворота колеса. Основной целью наличия кастера является получение самоцентрирующейся рулевой системы. Угол кастера влияет на поворачиваемость при накате, торможении и при ускорении, так как это наклоняет шасси больше или меньше в зависимости от величины угла кастера. Для спортивных автомоделей, в основном рекомендуется использовать крутой угол кастера (более вертикальный) на скользких, нестабильных и неровных поверхностях, и использовать пологий угол кастера (более наклонный) на ровных поверхностях с высоким сцеплением.
Поперечный наклон шкворня (King pin)
Поперечный наклон оси поворота (KING-PIN) -это угол наклона оси поворота (шкворня) колеса в поперечной плоскости при виде спереди. Задается конструкцией поворотного кулака(на рисунке зеленый) и не регулируется.
Угол наклона оси поворота (НОП) -(на рисунке β ) — это угол наклона оси поворота (шкворня) колеса (a-b) в поперечной плоскости при виде спереди. Задается конструкцией поворотного кулака (на рисунке зеленый) и не регулируется.
Прилежащий угол или включенный угол (на рисунке α + β ) — суммарный угол развала и поперечного наклона шкворня.
Неправильная установка поперечного угла, может повлиять на устойчивость, стабильность, управляемость и рыскание автомобиля по дороге (неустойчивость, нестабильность автомобиля в колее). Если есть разница углов правой и левой стороны, то это может привести к уводу
НОП, на некоторых конструкциях поддается регулировке. НОП -это угол, который образуется между вертикалью и осью Макферсон всегда наклоненной внутрь если смотреть на автомобиль спереди Как правило этот угол задан производителем и не регулируем.. Тем не менее, некоторые производители используют изменение угла НОП на благо регулирования развала. НОП-
всегда положителен. автомобиля в сторону меньшей величины поперечного угла.
НОП вместе с развалом служит для снижения восприятия ударов от дороги и снижения влияния неравномерности тормозных сил на рулевой механизм. Дорожные удары и неравномерное торможение будут вызывать реакцию на рулевом колесе за счет возникающего момента на плече А-В , что делает автомобиль нестабильным и вызывает сильную реакцию на руле.. Чрезмерные значения угла НОП может загрузить компоненты, такие как шаровые шарниры. НОП также помогает самоцентрированию рулевого управления.
Неправильный НОП может привести к следующему:
Чрезмерной обратной связи с дорогой
Уменьшить самостабилизацию рулевого управления
Чрезмерному износу элементов подвески
Нарушению прямолинейности движения на неровностях
Плечо стабилизации (CASTER TRAIL) (на последней картинке — CT) — расстояние между точкой контакта колеса с дорожным покрытием и точкой пересечения оси поворота колеса с дорогой на виде сбоку. Влияет на курсовую устойчивость и на силы в рулевом управлении при совершении поворота.
Плечо обкатки (SKRUB RADIUS) (рисунки снизу) — это расстояние от линии пересечения центральной плоскости вращения колеса с опорной поверхностью до точки пересечения оси поворота колеса с этой же поверхностью. Если точка пересечения оси поворота колеса с дорогой лежит с внутренней стороны от плоскости вращения колеса, то плечо обкатки положительное, с наружной — отрицательное. На величину плеча обкатки влияет вылет колеса (колесного диска).
Различают положительное (+), отрицательное (–) и нулевое плечо обкатки. Плечо обкатки определяется развалом, поперечным наклоном оси поворота и вылетом колёсного диска.
При отрицательном плече обкатки колесо самостоятельно стремится повернуться в сторону, противоположную развороту, —рулевое колесо стремится вернутся в исходное положение.
При нулевом плече обкатки предупреждается передача посторонних сил на рулевое управление при торможении и при повреждении шины.
Плечо обкатки определяется не только конструкцией подвески, но и параметрами колёс. При плече отличном от нулевого колесо начинает действовать как рычаг воздействуя на элементы подвески и рулевого управления, возникает дополнительный момент, который необходимо компенсировать рулем. При положительном плече обката случайное повышение силы сопротивления одного из колес способно вызвать поворот руля в эту же сторону и нарушить курсовую устойчивость автомобиля. При установке дисков с нулевым или близким к нему вылетом плоскость вращения колеса сдвигается наружу, и плечо обкатки может приобрести большие положительные значения, руль начнёт вырываться из рук на каждой неровности дороги, усилие на нём возрастет, а износ ступичных подшипников существенно увеличится.
Смещение передней и задней осей (Set-back)
Смещение оси (SET-BACK) — это угол, образованный линией, перпендикулярной продольной линии симметрии автомобиля и линии, проходящей через (переднюю или заднюю) ось, соединяющую центры колёс. Например, на передней оси оно возникает при неверной регулировке продольного угла наклона оси колёс (Caster-а).
Смещение оси положительно, когда правое колесо впереди (согласно направлению движения) относительно левого колеса. Оно отрицательно, когда правое колесо позади (согласно направлению движения) относительно левого колеса. Смещение заднего моста вы могли наблюдать на «Волгах», машина едет как бы боком (кстати на «Волге» это происходит когда ослабевает одна стремянка и мост одной стороной перемещается по рессоре вперед или назад).
а – сдвиг колёс (дефект возникает в эксплуатации из-за деформации элементов подвески
б — отклонение линии тяги автомобиля (причина – эксплуатационная);
в – обратное (отрицательное) схождение в повороте (измеряется как разность углов поворота внутреннего и внешнего колёс, измеренных относительно продольной оси; при нарушении возникает проскальзывание одного из управляемых колёс, что снижает устойчивость при прохождении поворота).
Линия (угол) тяги (Thrust line)
Линия тяги (THRUST LINE) — угол тяги или угол движения – это угол между осью симметрии автомобиля и направлением тяги. Направление усилия на заднюю ось, называемое осевой нагрузкой, определяется схождением задних колес.
Если угол осевого давления не равен «0», то передние колеса стремятся повернуться в одном направлении, с задними колесами, стремясь выправить траекторию движения автомобиля в прямую линию. Как следствие, кузов будет направляться под углом к направлению движения. Угол тяги отрицателен, когда линия тяги направлена влево, и положителен – при направлении линии вправо.
Угол тяги должен быть равен «0» для автомобилей с правильно отрегулированными углами установки задних колёс. Угол тяги больший 20′ может также говорить о нарушении геометрии кузова.
Обзор технологий регулировки сход-развала колес
Стенд для измерения углов установки колес.
Наибольшую точность и стабильность измерений обеспечивают стенды на основе 3D технологии.
Данные стенды имеют следующие преимущества:
Скорость выполнения работ;
Низкая зависимость погрешности измерения от горизонтальности опорной поверхности.
Нет необходимости в частой калибровке стенда.
Высокая стабильность измерений.
Низкая зависимость от человеческого фактора (аккуратность обращения, вероятность повреждения оборудования).
Измерительная система 3D основана на принципе обработки изображения мишени со специальным рисунком, установленной на колесе автомобиля. Изображение мишеней снимается с помощью цифровых видеокамер и обрабатывается с помощью высокоскоростного процессора ПК.
Для построения компьютером системы координат, на таких стендах, производится позиционирование — процедура определения пространственной ориентации осей в ращения колес автомобиля. В старых стендах с измерительными датчиками (сложными электронными приборами, сравнимыми с компьютером, которые к тому же является средством измерения) для позиционирования производится компенсация биения каждого колеса, что требует вывешивания колес автомобиля.
В 3D-стендах система «колесо-мишень» поворачивается путем перемещения автомобиля назад на небольшое расстояние (20-30 см). При этом каждая метка мишени движется по окружности, центр которой лежит на оси вращения колеса. Измерительная система стенда определяет траектории перемещения всех меток мишени и рассчитывает координаты стольких же точек оси вращения, что позволяет с высокой точностью определить ее пространственное положение. Все четыре колеса компенсируются одновременно.
После этого автомобиль возвращается в исходное положение, а затем немного прокатывается вперед, происходит еще одно вычисление 3D-координат осей вращения всех колес. Результаты обоих вычислений сравниваются, и если программа обнаруживает отличия, то предлагает повторить процедуру. Так полностью исключается возможность ошибки. Эта процедура на стендах 3D производится быстрее и точнее, чем на традиционных стендах, что, несомненно, является еще одним неоспоримым преимуществом.
Порядок проведения регулировки углов установки колес (регулировка сход-развала).
Перед регулировкой необходимо выполнить следующие предварительные проверки:
● Проверить общее состояние подвески и амортизаторов.
● Проверить одинаковую размерность всех колёсных дисков и шин.
● Проверить подвеску колёс, ступицы, рулевой механизм и рулевые тяги на наличие недопустимого люфта и повреждений.
● Высота протектора шин одной оси не должна различаться более, чем на 2 мм.
● Давление в шинах должно соответствовать предписанным значениям.
● Снаряжённая масса автомобиля должна быть соблюдена.
● Топливный бак должен быть заправлен полностью, при необходимости дозаправить топливо.
● Запасное колесо и бортовой инструмент должны быть размещены в автомобиле на штатных местах. ● Бачок стеклоомывателя/омывателя фар должен быть наполнен.
● Следить за тем, чтобы при выполнении измерений подставки и поворотные диски не были установлены в крайнее положение.
● Массу отсутствующих эксплуатационных жидкостей разрешается компенсировать уравновешивающими грузами
● Проверить установочную высоту. Установочная высота, или высота уровня, оказывает решающее влияние на результаты измерения углов установки колёс, поскольку из-за геометрии ходовой части при различающейся установочной высоте значения развала и схождения меняются. Для определения установочной высоты необходимо измерить расстояние от центра колёсного диска до нижней кромки арки колеса.
Процедуру проверки и регулировки УУК можно условно разбить на три части: Входной контроль;
Корректировка (регулировка сход-развал)
Регулировка развал – схождения.
Грубая регулировка развала, продольного угла наклона передней оси (кастер) и схождения (индивидуального по каждому колесу и общего);
Грубая регулировка развала, схождения задней оси;
Окончательная регулировка переднего развала, схождения;
Окончательная регулировка заднего развала, схождения.
Выходной контроль.
Выходной контроль углов установки колёс проводится аналогично входному контролю.
В завершение выходного контроля углов установки колёс отображается протокол измерений. Если все измеренные значения выходного контроля находятся в пределах допусков, можно сразу распечатать протокол измерений и завершить проверку углов установки колёс на данном автомобиле.
6.7.1. Схождение, поперечный наклон шкворня, продольный наклон шкворня назад
Под схождением понимается боковое расстояние колес друг от друга. Схождение означает, что колеса на высоте средней точки спереди расположены ближе друг к другу, чем сзади. Отрицательное схождение означает, что передние колеса спереди расположены немного дальше друг от друга, чем сзади. На VW T4 установлена положительная сходимость.
Развал и поперечный наклон шкворня уменьшают передачу толчков от неровностей дорожного покрытия на рулевое управление и обеспечивают возможно меньшее трение при преодолении поворотов.
Развал это угол а, угол отклонения плоскости колеса от вертикали. Таким образом передние колеса стоят косо. При положительном развале, например, в точке контакта колес с опорной поверхностью ближе друг к другу, чем вверху. VW T4 имеет положительный развал.
Схождение и развал у VW T4 изменяются в зависимости от нагрузки.
Поперечный наклон шкворня это угол b между поворотной осью поворотного кулака и вертикалью в точке контакта колеса с опорной поверхностью, относительно продольной оси машины.
Благодаря углу развала и углу поперечного наклона шкворня, точки касания колес с дорожным покрытием приближены к оси поворотного кулака. Этим достигается маленькое, так называемое, плечо обкатки. Чем меньше плечо обкатки, тем легче ход рулевого управления. Даже удары дорожного покрытия действуют на систему рычагов рулевого управления существенно меньше.
Продольный наклон шкворня — это угол между поворотной осью поворотного кулака и вертикалью в точке наклона колеса с опорной поверхностью, относительно поперечной оси машины.
Продольный наклон шкворня существенно влияет на выход передних колес на прямую. Слишком малый наклон шкворня обеспечивает недостаточное возвращение руля в среднее положение после преодоления поворотов или способствует отклонению его от прямого направления на плоских дорогах.
— предписанное давление в шинах;
— ровная, горизонтальная поверхность при замерах;
— машина в порожнем состоянии: не нагружена, с резервным колесом, машинным домкратом и полным баком;
— машина основательно подрессорена;
— рулевое управление отрегулировано;
— отсутствие недопустимых зазоров в системе рычагов рулевого управления;
— отсутствие недопустимых зазоров в подвеске колес.