Для тех, кто хочет понять, что означают Углы Установки Колес (Развал/Схождение) и досконально разобраться в вопросе, в этой статье есть ответы на все вопросы.
Экскурс в историю показывает, что мудреная установка колес применялась на различных средствах передвижения задолго до появления автомобиля. Вот несколько более или менее хорошо известных примеров.
Не секрет, что колеса некоторых карет и прочих колясок на конной тяге, предназначенных для «динамичной» езды, устанавливали с большим, хорошо заметным глазу положительным развалом. Делалось это для того, чтобы грязь, летевшая с колес, не попадала в экипаж и на важных седоков, а разбрасывалась по сторонам.У утилитарных повозок для неспешного передвижения все было с точностью до наоборот. Так, дореволюционные руководства о том, как построить хорошую телегу, рекомендовали ставить коле- са с отрицательным развалом. В этом случае при потере нагеля, стопорящего колесо, оно не сразу соскакивало с оси. У возницы было время, чтобы заметить повреждение «ходовой», чреватой особенно большими неприятностями при наличии в телеге нескольких десятков пудов муки и отсутствии домкрата. В конструкции орудийных лафетов (опять-таки наоборот) иногда применялся положительный развал колес. Понятно, что не с целью уберечь пушку от грязи. Так прислуге было удобно накатывать орудие за колеса руками сбоку, не опасаясь отдавить ноги. А вот у арбы ее огромные колеса, которые помогали запросто перебираться через арыки, были наклонены в другую сторону - к повозке. Достигавшееся при этом увеличение колеи способствовало повышению устойчивости среднеазиатского «мобиля», отличавшегося высоким расположением центра тяжести. Какое отношение эти исторические факты имеют к установке колес современных автомобилей? Да, в общем, ни какого. Тем не менее, они позволяют сделать полезный вывод. Видно, что установка колес (в частности, их развал) не подчинена какой-либо единой закономерности.
При выборе этого параметра «производитель» в каждом конкретном случае руководствовался разными соображениями, которые он считал приоритетными. Итак, к чему стремятся конструкторы автомобильных подвесок при выборе УУК? Конечно, к идеалу. Идеалом для автомобиля, который движется прямолинейно, считается такое положение колес, когда плоскости их вращения (плоскости качения) перпендикулярны поверхности дороги, параллельны друг другу, оси симметрии кузова и совпадают с траекторией движения. В этом случае потери мощности на трение и износ протектора шин минимальны, а сцепление колес с дорогой, наоборот, максимально. Естественно, возникает вопрос: что же заставляет преднамеренно отклоняться от идеала? Забегая вперед, можно привести несколько соображений. Во-первых, мы судим об углах установки колес на основании статической картины, когда автомобиль неподвижен. Кто сказал, что в движении, при ускорении, торможении и маневрировании автомобиля она не меняется? Во-вторых, сокращение потерь и продление срока службы шин не всегда является приоритетной задачей. Прежде чем рассказывать о том, какие факторы принимают в расчет разработчики подвесок, условимся, что из большого числа параметров, описывающих геометрию подвески автомобиля, мы ограничимся лишь теми, что входят в группу первичных (primary) или основных. Они называются так потому, что определяют настройку и свойства подвески, всегда контролируются при ее диагностике и регулируются, если таковая возможность предусмотрена. Это хорошо известные схождение, развал и углы наклона оси поворота управляемых колес. При рассмотрении этих важнейших параметров нам придется вспомнить и о других характеристиках подвески.
Схождение (TOE) характеризует ориентацию колес относительно продольной оси автомобиля. Положение каждого колеса может быть определено отдельно от других, и тогда говорят об индивидуальном схождении. Оно представляет собой угол между плоскостью вращения колеса и осью автомобиля при его наблюдении сверху. Суммарное схождение (или просто схождение) колес одной оси. как и следует из названия, представляет собой сумму индивидуальных углов. Если плоскости вращения колес пересекаются впереди автомобиля, схождение положительное (toe-in), если сзади - отрицательное (toe-out). В последнем случае можно говорить о расхождении колес.
В регулировочных данных иногда схождение приводится не только в виде угловой, но и линейной величины. Это связано с тем. что о схождении колес также судят по разности расстояний между закраинами ободьев, замеренных на уровне их центров сзади и спереди оси.
В различных источниках, в том числе и серьезной технической литературе, часто приводится версия о том, что схождение колес необходимо для компенсации побочного действия развала. Мол, из-за деформации шины в пятне контакта «разваленное» колесо можно представить как основание конуса. Если колеса установлены с положительным углом развала (почему - пока неважно), они стремятся «раскатиться» в разные стороны. Чтобы этому противодействовать, плоскости вращения колес сводят.(рис.20)
Версия, надо сказать, не лишена изящества, но не выдерживает критики. Хотя бы потому, что предполагает однозначную взаимосвязь между развалом и схождением. Следуя предлагаемой логике, колеса, имеющие отрицательный угол развала, обязательно должны устанавливаться с расхождением, а если угол развала нулевой, то и схождения быть не должно. В действительности это совсем не так.
Действительность, как водится, подчиняется более сложным и неоднозначным закономерностям.При качении наклоненного колеса в пятне контакта действительно присутствует боковая сила, которую часто так и называют - тяга развала. Она возникает в результате упругой деформации шины в поперечном направлении и действует в сторону наклона. Чем больше угол наклона колеса, тем больше тяга развала. Именно ее используют водители двухколесной техники - мотоциклов и велосипедов - при прохождении поворотов. Им достаточно наклонить своего скакуна, чтобы заставить его «прописывать» криволинейную траекторию, которую остается лишь корректировать рулевым управлением. Тяга развала играет немаловажную роль и при маневрировании автомобилей, о чем будет сказано далее. Так что вряд ли ее стоит намеренно компенсировать схождением. Да и сам посыл, что из-за положительного угла развала колеса стремятся развернуться наружу, т.е. в сторону расхождения, неверен. Напротив, конструкция подвески управляемых колес в большинстве случаев такова, что при положительном развале его тяга стремится увеличить схождение. Так что «компенсация побочного действия развала» не причем.Известно несколько факторов, обусловливающих необходимость схождения колес.Первый состоит в том, что предварительно выставленным схождением компенсируется влияние продольных сил, действующих на колесо при движении автомобиля. Характер и глубина (а значит, и результат) влияния зависят от многих обстоятельств: ведущее колесо или свободно катящееся, управляемое, или нет, наконец, от кинематики и эластичности подвески. Так, на свободно катящееся колесо автомобиля в продольном направлении воздействует сила сопротивления качению. Она создает изгибающий момент, стремящийся развернуть колесо относительно узлов крепления подвески в направлении расхождения. Если подвеска автомобиля жесткая (например, не разрезная или торсионная балка), то эффект окажется не очень значительным. Тем не менее он обязательно будет, поскольку «абсолютная жесткость» - термин и явление сугубо теоретические. К тому же перемещение колеса определяется не только упругой деформацией элементов подвески, но и компенсацией конструктивных зазоров в их соединениях, колесных подшипниках и т.д.
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 вносит свою весомую лепту в изменение схождения колеса в движении. В зависимости от плеча обкатки вклад разворачивающего момента может быть со знаком «плюс» или «минус». То есть он может либо усиливать расхождение колес, либо противодействовать этому. Если не принять все это во внимание и установить изначально колеса с нулевым схождением, в движении они займут расходящееся положение. Из этого «вытекут» последствия, характерные для случаев нарушения регулировки схождения: повышенный расход топлива, пилообразный износ протектора и проблемы с управляемостью, о чем будет сказано далее.
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 режиме крейсерской скорости. 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. Применив ту же логику, получим, что в этом случае колеса в статике нужно установить с расхождением. Аналогичный вывод можно сделать и в отношении управляемых ведущих колес.
Лучший критерий истины - практика. Если, памятуя об этом, посмотреть регулировочные данные для современных автомобилей, можно испытать разочарование, не обнаружив большой разницы в схождении управляемых колес задне- и переднеприводных моделей. В большинстве случаев и у тех, и у других этот параметр будет положительным. Разве что среди переднеприводных автомобилей чаще встречаются случаи «нейтральной» регулировки схождения. Причина не в том, что описанная выше логика не верна. Просто при выборе величины схождения наряду с компенсацией продольных сил учитывают и другие соображения, которые вносят поправки в конечный результат. Одно из наиболее важных - обеспечение оптимальной управляемости автомобиля. С ростом скоростей движения и динамичности автотехники этот фактор приобретает все большее значение.
Управляемость - понятие многогранное, поэтому стоит уточнить, что схождение колес наиболее ощутимо влияет на стабилизацию прямолинейной траектории автомобиля и его поведение на входе в поворот. Наглядно это влияние можно пояснить на примере управляемых колес.
Допустим, в движении по прямой на одно из них оказывается случайное возмущающее воздействие от неровности дороги. Возросшая сила сопротивления поворачивает колесо в направлении уменьшения схождения. Через рулевой механизм воздействие передается на второе колесо, схождение которого, наоборот, увеличивается. Если изначально колеса имеют положительное схождение, сила сопротивления на первом уменьшается, а на втором - растет, что противодействует возмущению. Когда схождение равно нулю, противодействующий эффект отсутствует, а когда оно отрицательное - появляется дестабилизирующий момент, способствующий развитию возмущения. Автомобиль с такой регулировкой схождения будет рыскать по дороге, его придется постоянно ловить подруливанием, что недопустимо для обычного дорожного автомобиля.
У этой «монеты» есть и обратная, позитивная сторона - отрицательное схождение позволяет добиться от рулевого управления наиболее быстрой реакции. Малейшее действие водителя тут же провоцирует резкое изменение траектории - автомобиль охотно маневрирует, легко «соглашается» на поворот. Такая регулировка схождения сплошь и рядом используется в автоспорте.
Те, кто смотрят телепередачи о чемпионате WRC, наверняка обращали внимание на то, как активно приходится работать рулем тому же Лёбу или Гронхольму даже на относительно прямых участках трассы. Аналогичное воздействие на поведение автомобиля оказывает схождение колес задней оси - уменьшение схождения вплоть до небольшого расхождения увеличивает «подвижность» оси. Этот эффект часто используют для компенсации недостаточной поворачиваемости автомобилей, например, переднеприводных моделей с перегруженной передней осью.
Таким образом, статические параметры схождения, которые приведены в регулировочных данных, представляют собой некую суперпозицию, а иногда и компромисс между желанием сэкономить на топливе и резине и добиться оптимальных для автомобиля характеристик управляемости. Причем заметно, что в последние годы превалирует последнее.
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 фишка?
Справка.
Развал (camber) отражает ориентацию колеса относительно вертикали и определяется как угол между вертикалью и плоскостью вращения колеса. Если колесо на самом деле «развалено», т.е. его вершина наклонена наружу, развал считается положительным. Если колесо наклонено к кузову – развал отрицательный.
До недавнего времени наблюдалась тенденция именно разваливать колеса, т.е. придавать углам развала положительные значения. Многим, наверняка, памятны учебники по теории автомобиля, в которых установка колес с развалом объяснялась стремлением перераспределить нагрузку между внешним и внутренним ступичными подшипниками. Мол, при положительном угле развала большая ее часть приходится на внутренний подшипник, который проще выполнить более массивным и прочным. В результате выигрывает долговечность подшипникового узла. Тезис не очень убедительный, хотя бы потому, что он если и справедлив, то только для идеальной ситуации – прямолинейного движения автомобиля по абсолютно ровной дороге. Известно, что 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 «диктует» положительный развал колес.
Иногда пытаются толковать положительный развал как дополнительную меру, направленную на уменьшение плеча обкатки. Когда у нас дойдет дело до знакомства с этим важным параметром подвески управляемых колес, станет понятно, что такой способ воздействия далеко не самый удачный. Он сопряжен с одновременным изменением ширины колеи и включенного угла наклона оси поворота колеса, что чревато нежелательными последствиями. Существуют более прямые и менее болезненные варианты изменения плеча обкатки. К тому же его минимизация не всегда является целью разработчиков подвески.
Более убедительно выглядит версия, что 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). 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». Тем более что в умеренных дозах развал несильно отражается на сопротивлении качению и износе шин.
Достоверно известно, что на выбор величины развала также оказывает влияние общепринятое профилирование дорожного полотна. В цивилизованных странах, где существуют дороги, а не направления, их поперечное сечение имеет выпуклый профиль. Чтобы в этом случае колесо оставалось перпендикулярным к опорной поверхности, ему нужно придать небольшой положительный угол развала.
Просматривая спецификации на УУК, можно заметить, что в последние годы превалирует противоположная «развальная тенденция». Колеса большинства серийных автомобилей в статике устанавливаются с отрицательным развалом. Дело в том, что, как уже упоминалось, на первый план выходит задача обеспечения их наилучшей устойчивости и управляемости. Развал – это параметр, 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. Из общих соображений следует, что сцепление колеса с дорогой (боковая реакция) будет максимальным при наибольшей площади пятна контакта, т.е. при вертикальном положении колеса. На самом деле у колеса стандартной конструкции она достигает пика при небольших отрицательных углах наклона, что обусловлено вкладом упоминавшейся тяги развала. Значит, чтобы сделать колеса автомобиля предельно цепкими в повороте, нужно их не разваливать, а, наоборот, «сваливать». Этот эффект известен давно и столь же давно используется в автоспорте. Если предметно взглянуть на «формульный» болид, хорошо заметно, что его передние колеса установлены с большим отрицательным развалом.
Что хорошо для гоночных болидов, не совсем подходит 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. На способность автомобиля удерживать прямолинейную траекторию избыточный отрицательный развал влияет так же, как и недостаточное схождение, автомобиль становится излишне нервозным. Виновна в этом все та же тяга развала. 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 также 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. Как ни странно, эта задачка решается проще на спортивных автомобилях с их «зубодробительными» подвесками, отличающимися высокой угловой жесткостью и короткими ходами. Здесь статические величины развала (и схождения) меньше всего отличаются от того, как они выглядят в динамике.
Чем больше диапазон ходов подвески, тем больше изменение развала в движении. Поэтому тяжелее всего приходится разработчикам обычных дорожных автомобилей с максимально эластичными (для наилучшего комфорта) подвесками. Им приходится поломать голову над тем, как «совместить несовместное» – комфорт и устойчивость. Обычно компромисс удается найти, «поколдовав» над кинематикой подвески.
Существуют решения, позволяющие свести к минимуму изменение углов развала и придать этим изменениям желательный «тренд». Например, желательно, чтобы в повороте наиболее нагруженное внешнее колесо оставалось бы в том самом оптимальном положении – с небольшим отрицательным развалом. Для этого при крене кузова колесо должно еще больше «заваливаться» на него, что достигают оптимизацией геометрии направляющих элементов подвески. Помимо этого, стараются уменьшить сами крены кузова, применяя стабилизаторы поперечной устойчивости.
Справедливости ради стоит сказать, что эластичность подвески не всегда враг устойчивости и управляемости. В «хороших руках» эластичность, напротив, способствует им. Например, при умелом использовании эффекта «самоподруливания» колес задней оси. Возвращаясь к теме разговора, можно резюмировать, что углы развала, которые указываются в спецификациях для легковых автомобилей, будут значительно отличаться от того, какими они окажутся в повороте.
Завершая «разборку» со схождением и развалом, можно упомянуть еще об одном интересном аспекте, имеющем практическое значение. В регулировочных данных на УУК приводятся не абсолютные значения углов развала и схождения, а диапазоны допустимых величин. Допуски на схождение жестче и обычно не превышают ±10", на развал – в несколько раз более свободные (в среднем ±30"). Это значит, что мастер, выполняющий регулировку УУК, может настроить подвеску, не выходя за пределы заводских спецификаций. Казалось бы, несколько десятков угловых минут – ерунда. Вогнал параметры в «зеленый коридор» – и порядок. Но давайте посмотрим, каков может быть результат. К примеру, в спецификациях для BMW 5-й серии в кузове Е39 указываются: схождение 0°5"±10", развал –0°13"±30". Это значит, что, оставаясь в «зеленом коридоре», схождение может принять значение от –0°5" до 5", а развал от –43" до 7". То есть и схождение, и развал могут быть отрицательными, нейтральными или положительными. Имея представление о влиянии схождения и развала на поведение автомобиля, можно намеренно «подшаманить» эти параметры так, чтобы получить желаемый результат. Эффект не окажется разительным, но он обязательно будет.
Рассмотренные нами развал и схождение – параметры, которые определяются для всех четырех колес автомобиля. Далее речь пойдет об угловых характеристиках, которые имеют отношение только к управляемым колесам и определяют пространственную ориентацию оси их поворота.
Известно, что положение оси поворота управляемого колеса автомобиля определяется двумя углами: продольным и поперечным. А почему бы не сделать ось поворота строго вертикальной? В отличие от случаев с развалом и схождением ответ на этот вопрос более однозначный. Здесь разные источники практически единодушны, по крайней мере в отношении продольного угла наклона – кастера.
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 стабилизации, парировать колебания 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 и 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 «драйверу», напротив, приходится преодолевать «сопротивление» колес, прикладывая к рулевому колесу определенное усилие. Возникающая на рулевом колесе реактивная сила создает то, что называют чувством руля или информативностью рулевого управления и чему уделяют много внимания и разработчики автомобилей, и автомобильные журналисты.
3 года
Углы установки колес играют большую роль в эксплуатации автомобиля - при правильном соблюдении они позволяют увеличить срок службы различных комплектующих, а также улучшают комфортабельность вождения. Но при этом многие не понимают, как нужно их соблюдать и для чего это нужно.
На что это влияет?
В идеале колесо должно всегда быть установлено строго перпендикулярно дорожному полотну, и такие углы установки колес позволяют добиться максимальной устойчивости, а также обеспечить минимальное сопротивление. Помимо этого, соблюдение этого правила позволяет снизить износ шины и расход топлива, что тоже крайне положительно сказывается на эксплуатации автомобиля. Но, к сожалению, такого идеала добиться невозможно.
Углы установки колес постоянно меняются в процессе изменения дорожных условий, нагрузки или при различных поворотах, поэтому конструкторами закладывается в автомобиль несколько десятков различных параметров, определяющих наиболее оптимальное положение при разных условиях. Большинство таких параметров задаются в качестве постоянных величин, в то время как другие углы установки колес могут регулироваться на протяжении эксплуатации транспортного средства.
В современных иномарках и вовсе предусматривается регулировка только такого параметра, как схождение колес, но у такой, казалось бы, положительной стороны, есть и минусы. К примеру, если из-за физического повреждения нарушается геометрия кузова или ходовой части, то может проводиться регулировка углов установки колес, а если же проводится регулировка только схождения, приходится проводить полную замену пострадавших запчастей, которые достаточно часто являются далеко не такими дешевыми.
Угол продольного наклона
Замеряется между вертикалью и той линией, которая проходит через центр поворота а также подшипника опоры в плоскости, расположенной параллельно продольной оси. Он помогает стабилизировать управляемые колеса, то есть предоставляет возможность автомобилю двигаться прямо, если водитель не держится за руль. Для наглядного понимания кастера вспомните мотоцикл или велосипед, у которых рулевая колонка всегда отклоняется назад, из-за чего в процессе движения, если не проводится регулировка угла установки колес, они постоянно стремятся вернуться в прямое положение.
Именно за счет кастера, если водитель не держится за руль, автомобиль едет прямо, а после поворота начинает автоматически возвращать колеса в стандартное положение. Если изменить углы установки передних колес, то в таком случае автомобилем управлять будет сложнее, так как нужно постоянно подруливать, а это довольно утомительное занятие не только для водителя, но и для его шин, которые достаточно быстро изнашиваются. Если же увеличить кастер, то машина начнет ехать по дороге, словно на гусеницах, а вращение руля будет требовать крайне тяжелых физических усилий. Конечно, все вышесказанное относится больше к заднеприводным машинам, в которых углы установки передних колес регулируются несколько иначе, ведь в переднеприводных незначительное положительное значение кастера делается для того, чтобы стабилизировать колеса во время движения накатом, а также при появлении внезапных боковых нагрузок или торможении.
Если углы установки управляемых колес будут настроены неправильно, автомобиль начнет уходить в сторону при движении, а водителю придется прикладывать значительные усилия для поворота своего ТС в левую и правую стороны.
Угол развала колес
Замеряется между вертикалью и плоскостью вращения колеса. Другими словами, вне зависимости от того, как в процессе передвижения или изменения нагрузок наклоняются стойки и рычаги, углы установки управляемых колес по отношению к дороге должны оставаться в указанных пределах. В том случае если верхняя часть колеса отклоняется наружу, развал принято называть положительным, а если оно наклонено внутрь - отрицательным. Если присутствуют какие-то отклонения от того, какие рекомендовались данные углов установки колес, автомобиль начинает постепенно уводить в сторону, а также наблюдается неравномерный износ протектора.
Схождение
Представляет собой угол между продольной осью автомобиля и плоскостью вращения колеса. Установка углов схождения колес позволяет добиться правильного положения при любых скоростях движения и вне зависимости от углов поворота автомобиля. Если присутствует увеличенное схождение, то это провоцирует пилообразный износ наружной части протектора, в то время как отрицательный угол точно так же сказывается на внутренней. При этом стоит отметить, что при возникновении таких проблем шины могут начать визжать в поворотах, значительно снижается управляемость автомобиля, а также существенно увеличивается расход топлива, так как присутствует повышенное сопротивление качению передних колес, что негативно сказывается и на выбеге автомобиля.
Помимо указанных, есть также углы, возникновение которых является нежелательным, - это углы движения, а также смещения в одной или нескольких осях. Если автомобилист сталкивается с такими проблемами, нужно отправлять машину в автосервис, где профессионалами будут проверены углы установки колес. «Ниссан» и другие качественные иномарки тоже подвергаются подобным проблемам, и при их наличии чаще всего приходится проводить ремонт подвески или реставрировать кузов автомобиля.
Когда и зачем проводится регулировка?
В большинстве авто марок Nissan, ВАЗ и других, которые не оснащены подвеской «Мак-Ферсон», развал для передних колес зачастую имеет небольшое положительное значение (от 0 о до 45 о), благодаря чему снижаются усилия на управляемом колесе, а также снижается передача на рулевое управление всевозможных рывков. Если же в автомобиле используется подвеска «Мак-Ферсон», то колеса имеют небольшой или нулевой отрицательный развал.
В процессе эксплуатации различные детали подвески подвергаются естественному износу, вследствие чего нарушаются углы установки. Именно поэтому время от времени (в соответствии с инструкцией) нужно замерять углы установки задних колес и, в случае необходимости, заниматься их регулировкой.
Чаще всего «внеплановая» регулировка требуется современным транспортным средствам после наезда на всевозможные ямы или же препятствия, а также после участия в ДТП, которые привели к повреждению кузова. Если вы заметили какие-то изменения в поведении машины из-за таких случаев, вам следует моментально отправлять ее на СТО.
Помимо всего прочего, бывает и так, что приходится отправляться к «развальщикам» после того, как была проведена замена деталей подвески и рулевого управления, влияющих на положение колес.
Если же вы не столкнулись ни с одним из указанных выше случаев, но при этом вы считаете, что у вас нарушены параметры углов установки колес, то попробуйте провести анализ нынешней ситуации и понять, что могло предшествовать изменению характера езды. К примеру, если у вас раньше стояли другие колеса, то в случае их разбалансированности может появляться вибрация и неравномерный износ протектора. Также стоит отметить, что при недостаточной затяжке колесных болтов автомобиль периодически может трясти, а помимо этого, шины с дефектами, разными размерами, рисунком и даже степенью накачки тоже могут приводить к аномальному поведению вашей машины на дороге.
Если машину уводит в сторону, часто это случается вследствие подтормаживания какого-то колеса, а также из-за неполадок в тормозном механизме, в то время как сломанные амортизаторы негативно сказываются на поведении вашего авто на дороге. Тяжелое вращение руля происходит из-за неполадок в гидроусилителе, а уменьшение выбега является причиной ступичных подшипников.
Таким образом, далеко не всегда стоит «грешить» на углы установки колес. ВАЗ и другие отечественные автомобили особенно подвержены подобным неисправностям, поэтому лучше всего начать проверку именно с них.
Где проводить ремонт?
В первую очередь постарайтесь найти действительно профессионального мастера, а не старайтесь искать людей с лучшим оборудованием и стендами. Сервис следует выбирать в соответствии со своими потребностями, так как в противном случае вы будете переплачивать за то, что на самом деле вам не особо и нужно.
К примеру, если машина находится в исправном состоянии, а вы просто хотите провести проверку и регулировку схождения, для этого вовсе не обязательно использовать 3D-стенд установки углов колес. Грамотный специалист вполне справится с такими проблемами, используя измерительную штангу и стандартный подъемник, и при таком же результате предложит гораздо меньшую стоимость. Если же вы хотите проверить всю геометрию, то здесь уже действительно нужно специализированное оборудование.
Каким бывает оборудование?
Стенды, на которых проводится проверка углов установки колес и их регулировка, разделяются на две основные разновидности - компьютерные и оптические. Каждый из вариантов отличается своими особенностями и преимуществами.
Оптические
Эти стенды разделяются на две категории - лазерные и лучевые. В последних в качестве источника света выступает лампа накаливания. Два источника закрепляются на колесах, а сбоку и спереди автомобиля устанавливаются измерительные экраны, на которые проецируется световой луч. Когда регулируются углы установки колес автомобиля, лучи направляются на измерительную штангу, находящуюся перед машиной. Лазерные же являются более точными, и на них удобнее работать самому мастеру. По бокам подъемника или ямы устанавливаются измерительные экраны, в центре которых делаются отверстия, через них лазеры направляются друг на друга. На колеса устанавливаются зеркала, которыми лучи отражаются на экраны.
Преимуществом оптических стендов является их простота, а также надежность в использовании и относительно небольшая стоимость, но и недостатки у них довольно существенные. В первую очередь они менее точные, по сравнению с компьютерными, могут работать одновременно только с какой-то конкретной осью автомобиля, а также не предусматривают возможности использования в работе специальной базы данных по моделям. Помимо всего прочего, в них нет возможности провести измерение некоторых параметров, которыми характеризуется общая «геометрия» автомобиля. Таким образом, если в автомобиле используется проверка и регулировка углов установки колес на оптических стендах ему противопоказана.
Компьютерные
Этот тип стендов тоже имеет два подвида - это 3D и CCD (датчиковые). В последних на каждое колесо закрепляются измерительные головки, данные с которых будут обрабатываться компьютером. По используемому способу соединения между головками стенды могут быть кордовыми, а также инфракрасными проводными или беспроводными. Последний тип на данный момент является наиболее распространенным, но при выборе следует учитывать еще и то, что по сегодняшний день иногда используются компьютерные стенды с незамкнутым контуром, которые по своим функциональным возможностям гораздо хуже, по сравнению с устройствами с замкнутым.
Преимущества компьютерных стендов являются очевидными: многозадачность, предельно высокая точность, возможность измерять гораздо больше характеристик, а также использование непрерывно обновляемой базы данных. Также стоит отметить, что в таком оборудовании используется специализированная программа, которая подсказывает механику последовательность действий. Но такие стенды не лишены и минусов - в них установлены довольно хрупкие датчики, а также они зависят от освещенности и температурных условий.
С появлением компьютерных 3D-стендов произошла буквально революция в сфере проверки и регулировки углов установки колес. На стойку перед автомобилем закрепляется специальная камера, которая позволяет зафиксировать положение пластиковых светоотражающих мишеней на колесах с идеальной точностью. Чтобы измерить углы, достаточно просто прокатить автомобиль вперед-назад буквально на 20-30 сантиметров, а затем повернуть руль в разные стороны. После этого информация, полученная с видеокамер, тщательно обрабатывается компьютером, выдающим в реальном времени все необходимые геометрические параметры. Такая технология сегодня называется «машинным зрением».
Отдельное внимание следует уделить тому, что современные 3D-стенды, в отличие от остальных, не предусматривают необходимости размещения автомобиля на идеально ровной поверхности.
Тонкости работы
Отправляться на развал-схождение можно только в том случае, если у вас исправное и ходовая, а перед тем как будет проводиться регулировка, мастер обязательно должен провести проверку этих параметров. Машина поднимается на подъемнике, и затем специалист осматривает и двигает колеса, рычаги, тяги, пружины и выполняет еще множество других необходимых действий.
В обязательном порядке проводится измерение и в случае необходимости доводится до нормы давление в шинах. При появлении слишком больших люфтов или же каких-либо физических повреждений деталей специалист должен в обязательном порядке прекратить процедуру и отказать клиенту в проведении регулировки, если нет возможности устранить проблему на месте.
Если же все-таки не было обнаружено каких-либо отклонений, автомобиль устанавливается на горизонтальную площадку, после чего нагружается в полном соответствии с рекомендациями производителя. Другими словами, если на заводе были указаны значения углов для конкретной нагрузки, то будет прямым нарушением пробовать регулировать их на абсолютно пустой машине. Для установки деталей подвески в рабочее положение сначала ее с усилием прожимают, придавливая заднюю и переднюю часть автомобиля. Чтобы избежать серьезных погрешностей в процессе проведения измерений, проводится предварительная компенсация биения дисков вне зависимости от того, на каком стенде осуществляется регулировка. Для проведения этой процедуры мастером вывешивается ось, к колесам закрепляются измерительные приборы, и затем они прокручиваются. На современных 3D-стендах компенсация проводится без вывешивания посредством прокатывания машины в разные стороны на 20-30 см.
Как проводится регулировка?
Так как все углы установки являются взаимосвязанными, при их регулировке профессионалы стараются следовать предельно четкой последовательности. Сначала проводится регулировка кастора, и затем уже проводится изменение развала и схождения. В преимущественном большинстве современных зарубежных авто проводится только настройка последнего параметра.
Регулировка кастора предусматривает изменение количества шайб, при этом колеса автомобиля затормаживаются рабочей тормозной системой (но не ручником) - для этого в мастерских используется специализированный фиксатор педали. В принципе, процедура регулировки кастора является одной из наиболее трудоемких для «развальщиков», занимает массу времени, и поэтому многие ее не любят. Некоторые специалисты могут даже срубать шайбы зубилом, в то время как другие просто не акцентируют внимания на касторе или стараются убедить своих клиентов, что этот угол в полном порядке, поэтому всегда стоит быть бдительным.
Регулировка развала на двухрычажных подвесках осуществляется точно так же, как и в случае с кастором. На подвеске типа «Мак-Ферсон» в большинстве случаев изменение развала колес проводится посредством вращения специального эксцентрикового болта, с помощью которого стойка закрепляется к но при этом могут использоваться и другие варианты. К примеру, на некоторых моделях вместо такого болта установлен специальный ползунковый механизм или регулировочный элемент может размещаться в основании рычага. Встречаются и такие конструкции, в которых регулировка развала проводится перемещением шаровой опоры.
Перед тем как проводить регулировку схождения, специалист должен предварительно выставить в среднее положение причем руль должен встать прямо и его закрепляют с помощью специального фиксатора. Регулировка осуществляется посредством вращения регулировочной муфты наконечников с каждой стороны (ни в коем случае не с одной). Одним из признаков правильно проведенной операции является прямое положение руля без каких-либо перекосов в процессе прямолинейного движения. Как минимум по этому признаку вы всегда сможете определить, насколько качественно была проведена регулировка и действительно ли она помогла вам справиться с проблемами во время езды.
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.
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
| Параметр | Ось автомобиля | Регулируемый параметр | На что влияет |
|---|---|---|---|
| Угол развала колес (Camber) | Передняя Задняя | Да (зависит от автомобиля) | Устойчивость движения в повороте Преждевременный износ шин |
| Угол схождения колес (Toe) | Передняя Задняя | Да | Устойчивость при прямолинейном движении Преждевременный износ шин |
| Поперечный угол наклона оси поворота (KPI) | Передняя | Нет | |
| Продольный угол наклона оси поворота (Caster) | Передняя | Да (зависит от автомобиля) | Стабилизация автомобиля при движении |
| Плечо обкатки | Передняя | Нет | Стабильность автомобиля при торможении Стабилизация автомобиля при движении |
Развал колес
Положительный и отрицательный углы развала 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:
- положительный (+) — когда верхняя часть колеса наклонена наружу (от кузова автомобиля)
- отрицательный (-) — когда верхняя часть колеса наклонена внутрь (к кузову автомобиля)
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.
- хорошая устойчивость авто в поворотах
- ухудшается сцепление колес при прямолинейном движении
- повышенный износ внутренней стороны шины
- хорошее сцепление колес с дорогой
- ухудшается устойчивость в поворотах
- повышенный износ наружной стороны шины
Схождение колес
Схождение колес автомобиля
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.
Положительное и отрицательное схождение колес
Отклонение значений угла схождения от нормы влияют на автомобиль следующим образом.
Слишком большой отрицательный угол:
- повышенный износ шины с внутренней стороны
- острая реакция авто на рулевое управление
Слишком большой положительный угол:
- ухудшается выдерживание траектории движения
- повышенный износ шин с наружной стороны
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
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
Значение плеча 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
Регулировка развала на стойке Макферсон
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.
Чтобы получить удовольствие от вождения, автомобиль должен быть не только легок в управлении, но и обеспечивать безопасность на дороге.
Немаловажную роль в легкости управления автомобилем играет правильный сход — развал колес.
Попробуем прежде всего разобраться в понятии развала и схождения колес.
Развал
Итак, что же такое развал колес? Это значение угла наклона колес автомобиля по отношению к дороге. Как правило, под развалом понимают именно статический развал ведущих колес. Но в некоторых авто настраивают развал-схождение и «пассивных» колес. Когда верхняя кромка шины больше наклонена к машине, развал имеет минусовое или отрицательное значение. Когда верхняя кромка шины находится дальше от центра машины, тогда развал имеет плюсовое или положительное значение.
Отрицательное значение развала негативным образом влияет на устойчивость автомобиля. Большое значение отрицательного развала говорит о том, что подвеска либо уже сильно износилась, либо отрегулирована неправильно. Как следствие — резина быстро изнашивается, сцепление с дорогой ухудшается, курсовая устойчивость автомобиля на дороге снижается.
Идеальный развал – это когда его значение нулевое, благодаря чему покрышки изнашиваются меньше.
Если нужно увеличить сцепление с дорогой, нужно поставить 2 или 1,5 градуса на передних колесах и 1,5 градуса на задних, в ущерб резине, конечно же.
Главная цель развала ведущих колес – это снизить передачу на руль неровностей дорожного покрытия, которые гасятся благодаря упругости резины. Также развал служит увеличению сцепления протекторов колес с дорогой, делает автомобиль более стабильным на поворотах, что оказывает влияние на стабильность и «послушность» авто в управлении.
В отношении кинематики для подвески развал так же, как и угол наклона поперек линии, вдоль которой поворачиваются ведущие колеса, влияет на значение радиуса обката, но это влияние гораздо ниже, чем второго приведенного фактора. На деле же угол развала автомобиля без движения устанавливается довольно приблизительно (погрешность при установке можно сравнить с его значением), плюс значение развала значительно изменяется, когда подвеска работает.
Кастер
Кастер, проще говоря, представляет собой угол, получаемый между условно проведенной вертикальной линией и осью, служащей для поворота колеса в плоскости, проходящей вдоль автомобиля. Функцией кастера является «автоматическое» выравнивание рулевых колес под действием скорости при движении автомобиля.
То есть после поворота автомобиль выходит из него сам, а именно: отпущенное рулевое колесо имеет свободный ход, благодаря чему сам способен вернуться к прямолинейному движению (при условии, конечно, что вся механика отрегулирована верно). Что является результатом положительного кастера. В некоторых случаях изменение значения кастера, выставленного на заводе, делает движение прямо более стабильным.
Излишнее значение кастера придает рулю так называемую «тяжесть». Для любителей экспериментов может показаться интересным выставление кастера на +1 или +2 градуса относительно «заводских настроек». Подобные изменения делают ход автомобиля более устойчивым, он еще более стремится к движению прямо.
Схождение
Схождение можно определить как разницу в расстояниях от переднего до заднего края колес.
В некоторых авто представляется возможным регулировка схождения всех четырех колес.
Целью схождения является компенсация увода автомобиля в сторону из-за положительно выставленного развала, что позволяет избежать значительного износа резины. Схождение и развал всегда регулируются одновременно.
Достоинством положительного схождения является устойчивость при большой скорости движения, недостатком – автомобиль становится несколько «неповоротливым».
Достоинством отрицательного схождения является усиленная чувствительность колес к «командам» рулевого колеса, а из минусов – резина «съедается» быстро, все кочки мы чувствуем через руль, или просто «биение».
Одной из главных причин быстрого износа считается неверно настроенное схождение. Как правило, первым признаком того, что значение схождения выставлено неверно, является визг колес при повороте на малой скорости. Если значение схождения равно 5 мм или даже больше, покрышка будет стерта полностью уже меньше чем через 1000 км. Желательно иметь схождение равное нулю.
Когда же необходимо регулировать развал-схождение.
Регулировать сход-развал автомобиля ВАЗ или любого другого нужно, если:
- Вы поменяли шины;
- «Лошадка» прошла уже добрые 10 — 11 тыс. км.;
- Произведен ремонт ходовой части;
- При быстрой езде слышен усиленный шум от шин;
- Автомобиль едет по ровной и прямой дороге и его начинает уводить в сторону;
- Автомобилем становится хуже управлять.
Какова же ориентировочная стоимость сход-развала для автомобилей? Для легковых авто она составит около 1600 рублей. И к тому же при установке треугольных рычагов угол кастера регулируется гораздо проще и на большее значение.
