Углы установки автомобильных колёс, известные в обиходе как «развал-схождение», влияют на устойчивость автомобиля, его управляемость и износ шин.
Для всех колёс
Развал (англ. Camber) — угол между вертикалью и плоскостью вращения колеса. Развал считается отрицательным, если колёса наклонены верхней стороной внутрь, и положительным, если верхней стороной наружу.
В большинстве случаев под «развалом» понимают статический развал управляемых колёс, задаваемый при техническом обслуживании автомобиля. В некоторых автомобилях регулировке подлежит и статический развал неуправляемых колёс.
Основное назначение статического развала управляемых колёс — уменьшать передачу на руль их движения, возникающего вследствие наезда на мелкие неровности покрытия. Вместо того, чтобы передаваться через рулевую трапецию на руль, они гасятся за счёт упругости покрышек. Кроме того, развал обеспечивает максимальный контакт протектора шины с поверхностью дороги при движении автомобиля и устойчивость на поворотах, влияя, следовательно, на устойчивость и управляемость, а также влияет на интенсивность и характер износа протектора шин. С точки зрения кинематики подвески развал, наряду с углом поперечного наклона оси поворота управляемого колеса, оказывает влияние на величину радиуса обката, но влияние его ощутимо меньше, чем второго упомянутого параметра.
В случае автомобиля с подвеской большинства типов, за исключением «Макферсона», развал для передних управляемых колёс как правило имеет небольшое положительное значение (колёса наклонены наружу) — в пределах от 0’ до 45’, изредка до 2°. Такое его значение позволяет снизить усилия на управляемых колёсах и уменьшить передачу на рулевое управление рывков, возникающих при проезде неровностей дороги. Большой отрицательный развал («колёса домиком») является признаком износа подвески либо её неправильной регулировки и приводит к быстрому износу шин, ухудшению сцепных свойств на ровной дороге и нарушению курсовой устойчивости автомобиля.
Однако на автомобилях с подвеской «макферсон» используется нулевой или небольшой отрицательный развал, что связано с отличием иных установочных параметров данной подвески, вызванным её конструктивными особенностями.
Также отрицательный развал устанавливается на гоночных автомобилях, предназначенных для езды по овалам, на внутренних колёсах.
На двухрычажных подвесках статический развал, как правило, можно регулировать. На автомобилях с подвеской «Макферсон» уменьшение клиренса путём простого укорочения пружин приведёт к изменению всех четырёх углов установки колёс, поэтому для изменения клиренса нужно менять весь узел крепления подвески.
Изначально статический развал измерялся при помощи отвесов и уровней различных систем, в настоящее время используются либо оптические датчики с компьютерной обработкой результатов, либо гравитационные датчики наклона.
Стоит отметить, что на практике угол статического развала задаётся весьма грубо (допуск при его установке обычно сравним с его величиной) и, к тому же, довольно сильно меняется при работе подвески. Так что на практике его установка преимущественно влияет на равномерность износа протектора передних шин — неправильно выставленный развал приводит к повышенному износу внутренней или наружной стороны протектора шины. Кроме того, развал должен быть одинаковым с обеих сторон, так как при одностороннем наклоне колес автомобиль начинает «вести» в сторону при движении по прямой.
На автомобиле с независимой или полунезависимой подвеской развал меняется в значительных пределах при крене автомобиля или изменении загрузки. Возникающее в ходе движения автомобиля значение развала называется динамическим развалом колёс. На тяжёлых грузовиках «Татра» с подвеской на качающихся полуосях динамический развал задних колёс на незагруженном автомобиле настолько велик, что автомобиль едет, опираясь только на внешнюю часть покрышки. Даже в подвеске с двойными поперечными рычагами, весьма совершенной с точки зрения кинематики, как правило при максимальном ходе сжатия заданный изначально положительный статический развал сменяется динамическим отрицательным.
Схождение (англ. Toe) — угол между направлением движения и плоскостью вращения колеса. Очень часто говорят о суммарном схождении двух колёс на одной оси. В некоторых автомобилях можно регулировать схождение как передних колёс, так и задних.
Назначение схождения — компенсировать возникающий в результате наличия положительного развала увод (динамическую дестабилизацию) колёс, что существенно снижает износ шин. Оба угла взаимосвязаны и регулируются исключительно в связке.
Схождение измеряют в градусах/минутах (знаки ° и ') и в миллиметрах. Схождение в миллиметрах — это расстояние между задними кромками колёс, минус расстояние между передними кромками колёс(в справочниках обычно приводятся данные по штатным колёсам, при произвольном диаметре колеса необходим пересчёт). Это определение верно только в случае неповреждённых, правильно смонтированных колёс. В противном случае применяется процедура «ран-аут» (run out), вычитающая биение колеса из величины схождения.
Именно неправильно отрегулированное схождение является основной (но не единственной) причиной ускоренного износа покрышек. Одним из первых признаков неправильно установленного схождения является визг покрышек в повороте при небольшой скорости. При схождении в 5 и более мм покрышка полностью сотрётся менее чем за 1000 км.
Иногда вместо схождения колёс может требоваться выставить их расхождение (например, на задней оси с независимой подвеской колёс).
Для управляемых колёс
Кастр, кастер или кастор (en: Caster angle) — угол между вертикалью и проекцией оси поворота колеса на продольную плоскость автомобиля. Продольный наклон обеспечивает самовыравнивание управляемых колёс за счёт скорости автомобиля. Другими словами: автомобиль выходит из поворота сам; руль, который отпущен и обладает свободным ходом, сам возвращается в положение прямолинейного движения (на ровной дороге, с отрегулированными механизмами). Это происходит, естественно, при положительном кастре. Например, кастр позволяет ездить на велосипеде, не держась за руль.
Патент Артура Кребса (1896) гласит: «Чтобы обеспечить устойчивость переднего моста, то есть, чтобы автоматически устанавливать оси колёс параллельно… передняя ось располагается на некотором расстоянии позади проекции оси рулевого механизма…»
На обычных автомобилях кастр имеет положительное значение (например 2,35 градуса у Mitsubishi Outlander XL). Спортсмены устанавливают данное значение на несколько градусов больше, что делает ход автомобиля устойчивее, а также повышается стремление авто к прямолинейному движению. И наоборот, на цирковых велосипедах или на погрузчиках кастр часто равняется нулю, так как скорость перемещения сравнительно невелика, но при этом есть возможность повернуть по меньшему радиусу. Но автомобиль создается для большей скорости, поэтому требует лучшей управляемости.
Поперечный угол наклона оси поворота колеса
Угол поперечного наклона (en: Kingpin inclination, KPI) — ( угол между вертикалью и проекцией оси поворота колеса на поперечную плоскость автомобиля. Этот угол обеспечивает самовыравнивание управляемых колёс за счёт веса автомобиля.
Суть в том, что в момент отклонения колеса от «нейтрали» передок начинает подниматься. А так как весит он немало, то при отпускании руля под действием силы тяжести система стремится занять исходное положение, соответствующее движению по прямой. Правда, чтобы эта стабилизация работала, нужно сохранить (хоть и небольшое, но нежелательное) положительное плечо обката. Изначально, поперечный угол наклона оси поворота был применен инженерами для устранения недостатков подвески автомобиля. Он избавлял от таких «недугов» автомобиля как положительный развал колес и положительное плечо обката.
Во многих современных автомобилях применяется подвеска типа «Мак-Ферсон». Она дает возможность получить отрицательное или нулевое плечо обката. Ведь ось поворота колеса состоит из опоры одного единственного рычага, которой легко можно поместить внутрь колеса. Но и эта подвеска не совершенна, ведь из-за его конструкции сделать угол наклона оси поворота маленьким практически невозможно. В повороте он наклоняет внешнее колесо под невыгодным углом (как у положительного развала), а внутреннее колесо одновременно наклоняется в противоположную сторону. В результате пятно контакта у внешнего колеса сильно уменьшается. А так как на внешнее колесо в повороте приходится основная нагрузка, вся ось сильно теряет в сцеплении. Это, конечно, можно частично компенсировать кастером и развалом. Тогда сцепление внешнего колеса будет хорошим, а у внутреннего (менее важного) колеса практически исчезнет.
Когда необходимо проверять углы установки колес?
Проверка и регулировка углов установки передних колес, которую зачастую называют «развал-схождение» — процедура с которой знаком наверное каждый автолюбитель. Ее необходимо выполнять каждый раз при замене тех или иных деталей подвески или по регламенту ТО по пробегу. Потому что со временем правильные регулировки нарушаются вследствие естественного износа узлов подвески и деталей рулевого управления, сопровождающегося изменением первоначальных размеров и увеличением люфтов в соединениях.
Прибегать к помощи «развальщиков» приходится также тогда, когда колесо «поймало кирпич» или угодило в яму. Характерный явный признак нарушения углов установки колес — увод автомобиля в сторону при движении по прямой. 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.
Основные критерии, указывающие на необходимость проверки Углов Установки Колес (УУК) на автомобиле.
1. После ремонта ходовой части:
- замена рулевых тяг;
- замена шаровых опор;
- замена маятникового рычага;
- замена рулевого редуктора или рулевой рейки;
- замена рычагов подвески;
- замена сайлентблоков и пружин (обязательна повторная проверка после 2-3 т. км пробега);
- замена амортизаторов (т. к. при переходе с масляных на газовые и наоборот, происходит изменение клиренса автомобиля, что влечет за собой изменение УУК).
2. После проведения работ по изменению клиренса автомобиля (осадки):
- установка проставок или утолщенных резинок под пружины подвески;
- установка более коротких или более высоких пружин подвески;
- изменение клиренса , связанное с заменой масляных амортизаторов на газовые и наоборот.
3. Появился увод или руль изменил свое положение при движении по прямой.
4. «Кривой руль». Руль при прямолинейном движении имеет сильный наклон в ту или иную сторону.
Особенно это касается автомобилей оснащенных электронными системами Курсовой устойчивости.
5. Автомобиль плохо держит дорогу (рыскает).
6. Автомобиль «тупой» в управлении. Реакции на движения рулем запоздалые. Тугой или слишком легкий руль.
7. При торможении автомобиль тянет в сторону или водитель стремится развернуться на скользкой дороге (при отсутствии неисправности тормозной системы).
8. При жестком наезде на препятствия , сопровождавшимися погнутостью дисков, пробоем подвески до упоров (даже если не присутствует явных признаков перечисленных выше, нужно хотя бы провериться).
9. Повышенный износ резины.
10. Если у вас разный радиус разворота влево и в право и вы хотите выровнять его (иногда это сопровождается задеванием колес за подкрылки при вывернутом руле до упора).
11. Плохой самовозврат руля при выходе из поворота.
12. После обкатки нового автомобиля или если вы недавно купили автомобиль б\у.
13. Пробег между плановым проведением СР составляет примерно 15 тыс. км.
Особенно хотелось бы порекомендовать автовладельцам имеющим очень маленький стаж вождения, недавно севшим за руль своего авто, обязательно проверить «сход-развал».
Отсутствие достаточного опыта вождения не позволяет адекватно оценить качество поведения автомобиля на дороге, в результате человек «привыкает» к своему авто и ему кажется, что все так и должно быть, как есть на данный момент.
«Прозрение» наступает лишь тогда, когда по какой-либо необходимости приходится все таки съездить на качественный «сход-развал». То на сколько автомобиль может быть комфортнее в управлении и устойчивее на дороге, становится поистине откровением для новичка.
Зачем нужен «сход-развал» на автомобиле?
Для человека давно управляющего автомобилем этот вопрос неуместен. Так как кто хоть раз в жизни поездил на автомобиле с нормально отрегулированным "сход-развалом", тот в дальнейшем лучше чувствует автомобиль на дороге и малейшие отклонения углов от нормы , потому что удовольствие от вождения уже не то. Человек должен отдыхать за рулем и получать от вождения автомобиля лишь положительные эмоции. УУК (углы установки колес) для того и были придуманы конструкторами, чтобы мы с вами в полной мере могли чувствовать себя на дороге комфортно и самое главное — безопасно, получать ощущение полного контроля за поведением машины.
Автомобиль с нормальными УУК имеет:
1. Хорошую курсовую устойчивость (отклонения от прямолинейного движения должны быть минимальны).
2. Легкую управляемость.
3. Маневренность.
4. Меньшую склонность к заносам и опрокидыванию в экстремальных ситуациях.
5. Хороший накат.
6. Экономию топлива.
7. Максимальный ресурс покрышек по износу и т. д.
Автомобиль с сильно нарушенными УУК, напротив, может «подложить вам свинью» 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 ваша машина может вдруг «захотеть» поехать туда, куда вам совсем не хотелось бы. Автомобиль постоянно приходится «подлавливать» (корректировать) на дороге. При этом он становится постоянным фактором повышенного риска не только для водителя, но и для окружающих машин и пешеходов.
Вы не задумывались никогда над скупыми строками сводок ДТП, в которых часто звучат фразы, наподобие: "...не справился с рулевым управлением, очутился на встречной полосе дороги..." и т. п.? Я склонен думать, что в большинстве случаев это является последствием неправильно отрегулированной подвески автомобиля.
В цивилизованных странах проверка УУК входит в перечень обязательных мероприятий при прохождении инструментального контроля. А у нас — только СО, тормоза и свет фар.
Хотелось бы затронуть еще один важный момент. При покупке подержанного автомобиля (желательно до оформления сделки) я рекомендую проверить его на предмет «геометрии» ходовой части, т. к. не секрет, что большинство машин пригоняемых из-за границы на продажу являются битыми в прошлом. А внешний вид бавает зачастую обманчив. Чего только не насмотришся. Попадаются автомобили сваренные из двух частей (морда — от одного, задняя часть — от второго), причем не самым лучшим образом и т. п.
Источники информации: