VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2016

В данной статье поднимается вопрос, как важно следить за углами установки задних  колес: как они влияют  на управляемость,  на износ шин, и что для чего вообще нужны развал и схождение колёс.

Угол продольного наклона оси поворота (кастер (Caster)) - угол между вертикалью и линией, проходящей через центры поворота шаровой опоры и подшипника опоры телескопической стойки, в плоскости, параллельной продольной оси автомобиля. Он способствует стабилизации управляемых колес, т. е. позволяет ехать машине прямо с отпущенным рулем. Чтобы наглядно представить себе, что такое кастер, вспомните велосипед или мотоцикл. Их рулевая колонка отклонена назад. Из-за этого в движении колесо постоянно стремится занять прямое положение. Именно благодаря кастеру при отпущенном руле автомобиль едет прямо, а при выходе из поворота автоматически возвращает колеса в исходное положение. Если угол наклона уменьшить, автомобилем становится сложнее управлять, приходится постоянно подруливать, что утомительно для водителя, да и шины быстрее изнашиваются. Если же кастер увеличить, машина будет ехать по дороге, очень устойчиво, но вращение руля превратится в занятие в тренажерном зале. Данное действие в большей степени относится к заднеприводным автомобилям. В переднеприводных небольшое положительное значение кастера устанавливают для стабилизации колес при движении накатом, торможении или при возникновении внезапных боковых нагрузок (ветер). Признаки отклонения величины угла от нормы: увод автомобиля в сторону при движении, разные усилия на рулевом колесе в левых и правых поворотах.

Угол развала колеса - угол между плоскостью вращения колеса и вертикалью. Если говорить упрощенно, то, как бы при езде или изменении нагрузки не наклонялись рычаги и стойки, положение колеса относительно дороги должно оставаться в заданных пределах. Если верхняя часть колеса отклонена наружу, развал считается положительным, если колесо наклонено вовнутрь - развал отрицательный. При отклонении от нормы развала колес автомобиль самопроизвольно уводит в сторону, а протектор шин изнашивается неравномерно.

Схождение колес - угол между плоскостью вращения колеса и продольной осью автомобиля. Схождение колес способствует правильному положению управляемых колес при различных скоростях движения и углах поворота автомобиля. При увеличенном схождении передних колес сильно пилообразно изнашивается наружная часть протектора, а при отрицательном угле такому же износу подвергается внутренняя. При этом шины начиняют визжать в поворотах, управляемость машины нарушается (автомобиль «рыскает» по дороге) возрастает расход топлива вследствие большого сопротивления качению передних колес. Соответственно уменьшается выбег автомобиля. Схождение и развал - это взаимозависимые величины.

          Любой автомобиль очень чувствителен к изменению угла схождения задних колес.  Если у машины отрицательное схождение - то есть задние колеса развернуты наружу по ходу движения. Тогда в повороте наружное заднее колесо (при прочих равных условиях оно обладает гораздо большим сцеплением с покрытием, нежели внутреннее) будет слегка развернуто от центра поворота - и задняя ось будет стремиться обогнать переднюю. Автомобиль приобретает склонность к заносу, и наоборот, при положительном схождении (колеса смотрят «внутрь») нагруженное колесо направлено к центру поворота - оно работает на недостаточную поворачиваемость. Слегка сведенные к центру колеса увеличивают стабильность движения по скоростной прямой и помогают подвеске самой «подруливать» в нужную сторону, компенсируя порывы бокового ветра. Поэтому небольшое положительное схождение должно быть.

   Нужно следить за установкой угла задних колёс на автомобилях с любым типом задней подвески. Есть автомобили на которых угол установки задних колёс просто не регулируется - в зависимых задних подвесках (жесткие мосты у внедорожников) или полузависимых («скручивающаяся балка», как у вазовских переднеприводников) колеса установлены жестко. Но углы установки тоже могут «уйти» - например, если от сильного удара погнута балка. Тем более в современных сложных многорычажных подвесках. Поврежден один из рычагов - и угол схождения изменился. Был проведён тест с изменением углов задних колёс на автомобиле Mazda 6 - в ее задней подвеске схождение регулируется длиной «среднего» рычага, также можно настраивать и развал задних колес - эксцентриком на оси нижнего рычага.

             Для проверки были выбраны четыре характерных варианта настройки. Первый, это, заводская установка.  Второй - это сильное (+1°30' вместо штатных +0°06') положительное схождение задних колес. Третий - наоборот, развернутые наружу колеса, то есть сильное отрицательное схождение.  Четвёртый - это так называемый разворот оси, когда левое колесо повернуто в «минус», а правое - в «плюс». Испытания на полигоне включали пробег в штатных режимах движения и два специальных упражнения - маневры «лосиный тест», то есть объезд внезапно возникшего препятствия, и «поворот» радиусом 35 метров. Оба упражнения  выполнялись до достижения максимально возможной скорости - причем сначала с выключенной системой стабилизации ESP, а потом и с помощью электроники.

            С правильными заводскими регулировками автомобиль отлично держит скоростную прямую, на отклонение руля откликается быстро и четко. В поворотах - сочетание активности и надежности управления.  Максимальная скорость на «лосином тесте» - 73,4 км/ч,в предельном повороте - 73,5 км/ч. Причем при экстренных маневрах чувствуется, что Mazda 6 явно настроена на слегка избыточную поворачиваемость: в ответ на резкие действия рулем она активно ввинчивается внутрь и склонна к заносу, что не безопасно если отключить ESP.

            Отрицательное схождение задних колес усугубило избыточную поворачиваемость. При объезде неожиданно возникшего препятствия с отключенной ESP - неминуемый занос.  А если система стабилизации включена, то она очень активно подавляет заносы и препятствует резкому изменению траектории. В предельном повороте энергичное вмешательство ESP приводило к тому, что автомобиль очень рано выскальзывал наружу.

            Второй «неправильный» вариант регулировок - задние колеса сведены внутрь на полтора градуса. Это уже положительное схождение, но слишком сильное. На скоростной прямой автомобиль вновь идет  отлично, а на входе в крутые повороты вопреки ожиданиям не проявляет упорства: руль приходится поворачивать лишь на пару градусов больше. На «лосином тесте» исчез даже намек на занос - и предельная скорость возросла сразу на 5 км/ч. А помощь ESP неопытным водителям в машине с такими регулировками практически не требуется. Таким образом опасно отклонение схождения как в «плюс», так и в «минус».

              На очереди - последний вариант: оба задних колеса развернуты в одну сторону, причем ненамного. Вполне реальная ситуация после неквалифицированной регулировки. Разворот оси влево наделил машину несимметричными повадками. Влево автомобиль стал перестраиваться очень плавно и однозначно. А вот при перестроениях вправо реакция при крене усиливалась, как с отрицательным схождением. Интересен тот факт, что крены при правых перестроениях стали больше, чем при левых. На «лосином тесте» машина со слегка развернутой влево задней осью повела себя спокойно только потому, что первичный объезд неожиданно возникшего препятствия выполнялся влево. Развернутое внутрь правое колесо стало заметно лучше противостоять заносу при возвращении на свою полосу движения, который был основной проблемой даже с заводскими регулировками. В итоге - надежное поведение и небольшой рост предельной скорости выполнения маневра. Но если  развернуть заднюю ось в другую сторону, то результат был бы противоположным.

Итак, наиболее опасно отрицательное схождение: автомобиль демонстрирует избыточную поворачиваемость, требующую очень напряженного контроля, особенно на высокой скорости. Главный же недостаток у большого положительного схождения - нестабильное поведение на неровной дороге. Если была замечена повышенная нервозность машины на прямой, а в поворотах стала чаще срабатывать ESP, то сперва нужно проверить давление в шинах - скорее всего, все дело в приспущенном колесе. Но если шины в отличном состоянии, то еобходимо обратиться на СТО для проверки установки углов колёс, не только передних, но и задних.

Библиографический список

1.     Юрий Тимкин:// Стенды для регулировки углов установки колёс. - За рулём - № 10 - 2014 г. - стр. 21-24.

2.     Константин Сорокин:// Теперь сходитесь. - Авто ревю - № 1 - 2006 г. - стр. 54-58.

3.     http://tekhnosfera.com/razrabotka-optimalnoy-sistemy-podderzhaniya-avtomobiley-v-rabotosposobnom-sostoyanii. - Разработка оптимальной системы поддержания автомобилей в работоспособном состоянии.

4.     http:// http://avtonov.info/razval.php. - "Угловая" теория