Про геометрию подвески авто — развал, схождение, кастор.

Развал (camber), углы (castor) , схождение (toe-in, toe-out), что это значит?
Три основных параметра настройки на машине это схождение, развал и углы. Большинство энтузиастов хорошо понимают, что означают эти параметры, и на что они воздействуют. Но многие незнают, для чего нужно менять ту или иную установку для отдельно взятой машины и как это воздействует на ее характеристики. Давайте рассмотри основные аспекты тюнинга подвески.

Схождение
Когда пара колес установлена так, что их передние края направлены немного друг к другу, это называется положительная сходимость (toe-in) или просто сходимость. Если же колеса направлены друг от друга, то это называется отрицательная сходимость (toe-out) или расхождение. Количественно, схождение измеряется в углах, на который колесо отклонено от паралелли, или как разница от следа между передней и задней кромками колеса.

Схождение влияет на три основные характеристики: износ шин, стабильность на прямой и управление при входе в поворот.

Для минимального износа шин и потерь мощности, колеса должны быть направлены строго вперед, когда едешь по прямой. (схождение=0 градусов). Большое схождение или расхождение способствует износу резины, так как колеса все время повернуты относительно направления движения. Слишком большое схождение вызывает усиленный износ на внешних краях колес, а слишком большое расхождение — на внутренних краях.

Если же минимальные потери мощности и минимальный износ достигаются при нулевом схождении, зачем же вообще выставлять какой-то угол? Ответом является то, что схождение очень сильно на стабильность направления. На правом рисунке показаны используемые механизмы. С отцентрированным рулевым колесом, положительное схождение приводит к тому, что колеса как бы следуют по перекрестному пути. При таких условиях, колеса находятся в противодействии друг с другом и затруднена поворачиваемость.

Когда колесо на одной из сторон машины встречает препятствие, оно дергается в обратную сторону. Это действие также приводит в движение противоположное колесо, которое поворачивается в ту же сторону. Если препятствие небольшое, колесо которое натолкнулось на него возможно просто его переедет сверху. Но такое смещение все еще не приводит к повороту. Это действие аналогично небольшому подруливанию. Таким образом, схождение способствует прямолинейной стабильности.

Если же машина настроено с расхождением, передние колеса установлены так, что при небольшом смещении они встают в такое же положении как и при повороте (описывают поворот). Таким образом любое незначительное отклонение от центральной позиции для рулевого колеса приводит к тому, что внутреннее колесо встает на более маленький радиус относительно внешнего и начинается поворот. Таким образом машина всегда пытается войти в поворот, а не удерживать прямолинейное движение.

Таким образом, установка схождения/расхождения для определенной машины, является компромиссом между поворачиваемостью и прямолинейной стабильностью. Гонщики предпочитают пожертвовать немного стабильностью в пользу поворачиваемости, для того чтобы точнее заходить в поворот. Но обычные машины обычно настраиваются с небольшим схождением, в то время как гоночные часто настраиваются с небольшим расхождением.

С 4-мя колесами при независимой подвеске, схождение/расхождение должно также выставляться и для задних колес машины. Установки схождения расхождения, имееют такое же влияние на износ резины, прямолинейную стабильность и поворачиваемость как и впереди. Однако очень редко когда задние колеса на заднеприводном автомобиле выставляются на расхождение, так как это приводит к сильно избыточной поворачиваемости особенно при подаче большой мощности. Передниприводные же авто, наоборот часто устанавливаются на небольшое расхождение, чтобы небольшой избыточной поворачиваемостью компенсировать изначально недостаточную поворачиваемость переднеприводного авто.

Помнита так же, что схождение немного отличается в статической ситуации и в динамической. Это наиболее заметно на передниприводных машинахз или заднеприводных с независимой подвеской. Во время подачи момента на колеса, они тащат себя вперед и пытаются создать небольшое схождение. Это одна из причин, по которой многие водители переднеприводных авто устанавливают небольшое расхождение впереди. И наоборот, когда машину толкают по дороге, как на заднеприводных авто, неведущие колеса стремятся к расхождению (поэтому заднеприводные авто имеют лучшую поворачиваемость).

Количественно схождение или расхождение выставляемое на определенной машине зависит от податливости подвески и требуемых характеристик управления. Для улучшения комфорта обычные машины обородуются относительно мягкими резинывыми втулками в подвеске, таким образом обеспечивается некоторая подвежность рычагов. Гоночные машины, наоборот использую стальные сферические соединения из очень твердых уретановых сплавов и металлические или пластиковые втулки для обеспечения жесткости и оптимального контроля подвески. следовательно, обычные машины требуют большего схождения, чем гоночные машины, что предотвратить расхождение колес вызванное излишне мягкой подвеской.

В последние годы, дизайнеры использовали податливость втулок обычных машин для получения выгоды. Для обеспечения временного улучшения, требуется установить небольшое схождение на задних колесах для ускорения образования скольжения задней оси. Путем создания небольшой мягкости в передней подвеске, задняя ось будет сходиться при входе в крутой поворот, а на прямых участках там где нет достаточных угловых сил, втулки остаются в несжатом положении и обеспечивается меньший износ резины и более стабильное прямолинейное движение. Такой дизайн используется в так нызываемой подруливающей подвеске. (4WS — 4 wheel steering)

Воздействие углов (Caster)
Угол продольного наклона (Caster) — это угол на который наклоняется опорная точка руления от вертикали (вперед или назад). Если опорная точка отклонена назад (т.е. если верх расположен позади нижней точки), значит угол продольного наклона положительный, а если наоборотот, то отрицательный.

Положительный угол имеет тенденцию удержания колес прямо когда автомобиль едет вперед и таким образом используется для усидения прямолинейной стабильности. Механизм который оказывает такое воздействи иллюстрирует обычная тележка в супермаркете. Ось управления тележки из супермаркета расположена впереди того места, где колесо касается земли. Если тележка толкается вперед, колесо тащится точно вслед за точкой управления. Сила которая вызывает такое следование пропоционально дистанции колеса от точки управления, чем больше это растояние тем больше эта сила. Такое растояние также называют «хвост».

Вследствие многих ограничений, очень желательно иметь ось руления прямо над колесами, таким образом хвост должен быть равен нулю, в таком случае колесо будет иметь относительную свободу вращения.

В действительности сама резина «создает небольшой угол», этот феноминальный эффект носит название «пневматический хвост». Но этот эффек гораздо меньше, чем создаваемый механически, поэтому мы будем его игнорировать. Слава Богу, есть возможность создать небольшой угол подтягивая ось управления в положительном направлении. С таким выравниванием опорная точка управления располагается чуть впереди и наблюдается тот же эффект, что и на тележках в супермаркете.

Наклонная ось управления оказывает другое важное воздействие на геометрию подвески. Так как колеса вращаются вокруг опорной точки, они наклоняются вовремя поворотов. Этот эффект лучше всего наблюдать если представить себе нереалистичный крутой поворото, когда ось управления находится в горизонтальном положении, колеса просто изменяют угол наклона, а не направление. Под воздействием этого эффекта внешнее колесо получает отрицательный угол, а внутреннее колесо — положительный. Установки углов обычно меняют для лучшего прохождения поворотов, однако тут можно и перестараться.

Большинство машин не чуствительны к установкам угла. Тем не менее, очень важна что углы одинаковые с обоих сторон, чтобы не было тенденции к ведению одной стороны. Хотя большой угол вызывает увеличение прямолинейной стабильности, в тоже время повышаются усилия, затрачиваемые на руление. 3-5 градусов положительного угла — это типичные установки, более низкие значения используются на тяжелых машинах, чтобы облегчить руление.

Что такое развал?
Развал — это угол относительно вертикали если смотреть спереди или сзади машины. Если колеса сужаются по направлению к подвеске значит развал отрицательный, а если наоборот расходятся в стороны значит развал положительный. Поворачиваемость машины, которую могут обеспечить шины сильно зависит от угла к поверхности дороги и как следствие угол развала оказывает сильное влияние на удержание автомобиля на дороге. Интересно заметить, что максимальная отдача от шин осуществляется при небольшом отрицательном угле, обычно это — 0.5 градуса. Это происходит вследствие эластичной природы резины и деформации места соприкосновения с дорогой.

Для оптимального прохождения поворотов и получения максимальной отдачи от шин, дизайнер подвески должен учитывать наличие небольшого отрицательного угла. Это может быть очень сложной задачей, так как подвеска изменяется по мере прохождения поворота, и вынуждена отклоняться вертикально на некоторое растояние. Так как колесо соединяется с кузовом несколькими рычагами подвески, оно подвержено значительному изменению углов по мере поднятия и опускания подвески. Следовательно чем больше ходы подвески от статического положения, тем труднее сохранять идеальный угол. Таким образом мягкая подвеска приводит к увеличинию комфорта и сложностям в дизайне, в тоже время жесткая подвеска с малыми ходами, как на гоночных машинах, облегчает головную боль инженерам.

Очень важно понять разницу между углами относительно дороги и углами относительно кузова. Для сохранения идеальных углов относительно дороги, подвеска должна быть сделана так чтобы угол относительно кузова увеличивался в отрицательном направлении по мере подъема подвески. Если подвеска не будет этого обеспечивать, то возможно переворачивание автомобиля. чтобы предотвратить переворачивание и устанавливается небольшой отрицательный угол.

Дизайнеры часто создают подвеску для пассажирских автомобилей таким образом, чтобы проявлялась недостаточная поворачиваемость. Недостаточная поворачиваемость гораздо более безопасна, чем избыточная поворачиваемость, и соотвественно является предпочтительной для гражданских автомобилей.

Как правильно выставить угол для соревнований.
Для соревнований, требуется задавать углы в неменяемых условиях, после чего протестировать машину и снова поменять углы согласно результатам теста.
Лучший способ для определения правильных углов — это замер температуры шинного профиля поперек шины сразу же после завершения горячих кругов. В общем, желательно иметь чуть более горячей внутренню сторону колес. Однако гораздо более важным является правильный температурный режим для шин, нежели правильный температурный профиль. Таким образом иногда требуется задание более отрицательных углов для обеспечения лучшего прогрева шин.

Настройка динамических углов подвески — это почти черная магия.

Тестирование очень важно
Производители автомобилей всегда рекомендуют схождение, развал и углы наклона. Они получают эти цифры как результат продолжительного тестирования. Однако, цели производителей автомобилей могут отличаться от ваших, как участника соревнований. И то, что работает на одной трассе может совсем не годиться для другой. Так что «правильная» настройка — очень сильно зависит от Вас самих и ваших экспериментов.

по материалам журнала «MotorSports».
Джон Хагерман, инженер-механик, специалист по тестированию автомобилей.

Похожие записи:

Дата: 7th Май 2007   ‡   Рубрика: Авто, Полезности
Метки: , , , , ,   ‡  

К записи оставлено 3 коммент.

небольшая опечатка.. поправьте, если посчитаете нужным: «очень вЫжно понять разнизу между углами относительно дороги и углами относительно кузова»

Спасибо Алексей за внимательность, поправил.

сколько должна быть сходимость колёс между передом и задом напишите пожалуйста на передние приводы и на задние приводы, измерив геометрической линейкой, заранее спасибо но все пишут 2-3 мм, так ли это?