Углы установки колес и их влияние на управляемость автомобиля
Развал – это угол установки колес по отношению к поверхности дороги при взгляде на автомобиль спереди. Если провести воображаемую линию через центр колеса перпендикулярно к дороге, то это будет нулевой развал.
Если колеса верхней стороной направлены внутрь(«домиком») – это отрицательный угол развала.
Если колеса верхней стороной направлены наружу – это положительный угол развала.
ВЛИЯНИЕ РАЗВАЛА НА ПОВЕДЕНИЕ АВТОМОБИЛЯ
Значения развала для спортивных автомобилей обычно находятся в пределах
Какие у этого плюсы:
— В повороте корпус автомобиля кренится, тем самым создавая положительный развал и уменьшая площадь пятна контакта колеса с дорогой.Отрицательные значения развала компенсируют этот эффект.Как итог – больше сцепления и больше стабильности в поворотах.
— Отрицательный развал на обоих колесах создает дополнительную стабильность на прямой, т.к. колесо с отрицательным развалам старается катиться по траектории, направленной внутрь(подобно конусу, который катится по окружности вокруг своей вершины)
— При повороте внутреннее колесо разгружается и даже иногда полностью поднимается, тем самым позволяя опорному колесу еще сильнее уводить автомобиль внутрь поворота.
Отрицательный развал имеет и свои минусы:
— Повышенный износ внутренний кромки шины при езде по прямой.
— Нестабильность на разгонах и торможениях по прямой(т.к. площадь пятна контакта мала)
Идеальным вариантом было бы иметь колеса, установленные перпендикулярно к дороге при любых условиях. Но, по сравнению с гоночными, на обычных гражданских автомобилях этого сложнее добиться из-за более мягкой подвески с большими ходами, создающей большие крены при поворотах. Так же большую роль играет износ шин – для обычного автомобиля он должен быть экономичным, а гонщики могут позволить себе покупать покрышки чаще(по крайней мере хотелось бы, чтобы это было так 🙂 )
КАСТЕР — это продольный угол наклона оси поворота колеса.
Это линия проходящая чаще всего через верхнюю и нижнюю точки крепления стойки.
Положительный кастер – когда ось поворота колеса завалена в сторону задней части машины, при взгляде на автомобиль сбоку. Такая конфигурация создает стабилизирующий момент, возвращающий колеса в исходное положение и способствующий прямолинейному движению автомобиля.
КАК КАСТЕР ВЛЯЕТ НА УПРАВЛЯЕМОСТЬ
Чем больше кастер смещен в сторону позитивного, тем более стабильна машина будет на прямой, но тем сильнее возрастет усилие на руле при повороте.
Кроме того, при повороте внутреннее колесо будет приподнимать машину, а внешнее опускать, тем самым создавая боковой крен, который совсем не желателен.
Влияет главным образом на 3 параметра – износ шин, стабильность прямолинейного движения и управляемость на входе в поворот.
Схожде́ние — это угол/расстояние между направлением движения и плоскостью вращения колеса.
Отрицательным считается схождение, когда колеса смотрят в разные стороны по ходу движения.
ВЛИЯНИЕ СХОЖДЕНИЯ НА УПРАВЛЯЕМОСТЬ
В гражданских автомобилях с помощью схождения компенсируют эффект криволинейного качения колеса при углах развала, отличных от 0, чтобы износ резины был минимален.
Стоит избегать чрезмерных значений схождения, т.к. при сильно отрицательном схождении будут изнашиваться внутренние кромки шин, и наоборот – при очень положительном сильно нагружены будут внешние кромки шины.
Еще один положителный эффект от этого – из-за постоянного трения шины остаются чище, обеспечивая лучшее сцепление на торможении и в повороте.
Схождение бывает статическое и динамическое.
Дело в том, что в движении углы установки колес могут изменяться – это зависит от кинематики подвески и податливости соеденительных шарниров.
Развал, схождение, кастор: все, что нужно знать об углах установки колес
Она, если не копать слишком глубоко, в этом случае проста — знакома и понятна всем, кто хоть немного касался технической литературы. Вкратце напомним.
Нет нужды знать и тем более помнить значения углов для своего автомобиля, которые есть в каждом мануале и должны быть в программах у сервисов, предлагающих услугу регулировки развала-схождения. Вряд ли кто-то сейчас будет делать ее самостоятельно, вооружившись веревкой-рулеткой и отвесом или уровнем. Тем не менее надо понимать, что износ «резины» при ушедших углах — лишь видимый результат. Из незримого — ухудшившаяся управляемость из-за меньшей площади контакта шин с дорогой. Руль, рвущийся из рук от изменившегося плеча обкатки — расстояния между осью вращения колеса и осью его поворота. Наконец, нестабильное поведение на прямой.
Иной раз можно наблюдать сильно положительный развал.
Характерный пример этого — Tatra, которая с переходом на хребтовую раму и подвеску с качающимися полуосями (слева направо: прототип 1926 года, T111 1951-го и T813 1967-82 гг.) получила в порожнем варианте заметный положительный развал колес задней тележки. Но при загрузке углы выводятся в ноль, обеспечивая полное пятно контакта и равномерный износ шин
Конкретно отрицательный развал — удел спортсменов.
Есть еще один угол, о значении которого забывают или принижают его — продольного наклона оси поворота. Кастор или кастер.
С кастором тоже «играют», но также лишь в спорте и при тюнинге.
Ну а что нужно знать об углах установки колес в практическом плане, применительно к эксплуатации? Еще раз скажем: то, что они уходят! И главный виновник здесь — сайлентблоки рычагов. Их резина со временем деформируется, ось получает свободу, угол развала меняется. При этом колеса, вставшие «домиком», уводят в минус и схождение. Что интересно: при небольшом изменении угла развала куда более значительно изменяется схождение. Такова конструкция подвески. Получается так: колеса «домиком» совсем чуть-чуть, а износ шин не обязательно неравномерный, но сильный, поскольку, в первую очередь, именно сбитое схождение «съедает» колеса. А уже во вторую — неправильный развал.
Впрочем, применительно к конкретным моделям автомобилей вряд ли грамотный мастер возьмется точно сказать — здесь проходит столько, там вдвое меньше. Многое зависит от качества установленных запчастей и от стиля езды. То же касается кастора, но не везде.
Так когда же все-таки нужно регулировать углы установки колес, с какой периодичностью? И как выбрать сервис, в котором механики все сделают грамотно и с первого раза?
— Владельцам некоторых автомобилей можно не беспокоиться — развал у них не регулируется, только схождение. Речь, например, о внедорожниках с цельными мостами. У них регулируется только схождение спереди, иногда, как на старом мостовом Cherokee, кастор. А если развал нарушен, то виновна в том, скорее всего, погнувшаяся балка. Так бывает, например, у TLC 80. Здесь — либо выправлять, либо покупать другую.
На большинстве «бюджетников» и некоторых моделях C-класса (да и не только) сзади нечего регулировать, поскольку там используется торсионная балка. При нормальной эксплуатации углы держатся весь срок службы автомобиля.
Также есть ряд моделей (даже марок) и с передними независимыми подвесками, где не предусмотрена возможность регулировки развала. Производитель при этом подразумевает, что при исправных и неповрежденных элементах подвески основные углы (развал и кастор) будут в пределах допустимых значений. Это многие Volvo, Mazda, едва ли не все Audi, BMW кроме X5, Honda Accord последних поколений, Ford Focus I и II. Конструкция может быть как McPherson, так и двух- или многорычажка. Что надо знать в этом случае? Во-первых, схождение регулируется все равно, поскольку в сайлентблоках происходит естественная усадка, и углы все же меняются. Во-вторых, при нарушении развала/кастора уже надо менять изношенные (помятые) элементы. С другой стороны, могу точно сказать, что при подобном решении допуски по развалу больше и углы обычно держатся дольше — производитель здесь, как правило, закладывает несколько больший запас прочности.
Казалось бы, такое решение — мечта для «развальщика»: крутанул схождение, и готово. А если не «бьется» развал — извольте на замену деталей за отдельные деньги. Однако часто бывает, что основные углы вроде находятся в поле допуска, но назвать их сочетание идеальным нельзя, желательна коррекция, при том что регулировка не предусмотрена! Как объяснить владельцу машины, что углы «в зеленой зоне», но при этом возможен увод в сторону и износ резины? Например, модели с внутреннего рынка Японии обычно требуют корректировки углов под наше правостороннее движение. Тут получается, что водитель находится справа, и уклон наших дорог также вправо. В Японии эти факторы взаимно компенсировались. Если не подправить углы под наши условия, наверняка будут и правый увод автомобиля, и неравномерный износ колес. Когда предусмотрена регулировка развал/кастор — проблем нет. Отрегулировал, и душа спокойна, не стыдно человеку через полгода в глаза смотреть. А когда регулировать нечем? Поэтому по мне лучше, чтобы регулировка была предусмотрена, особенно при эксплуатации в наших условиях.
Сзади при многорычажных схемах или McPherson развал и схождение регулируются всегда либо почти всегда. Выходят за рамки допусков по тем же причинам (сайлентблоки), правда, здесь бывают исключения. В частности, вспоминается Nissan R`nessa и Serena то ли первого, то ли второго поколения. На них независимая подвеска с упругим элементом в виде поперечной рессоры собрана на подрамнике — ничего необычного. Однако сам он со временем рвется — по металлу. Как тут углы установишь? Только менять весь узел!
В любом случае присматривать за углами надо. У нас есть постоянные клиенты, которые раз в полгода (например, при сезонной смене шин) заезжают на проверку. Так им спокойней, тем более что перед и во время регулировки мы осматриваем подвеску. Иногда маленький люфт в рулевом наконечнике виден только по шкале схождения на стенде — руками не прощупывается.
Хотя, конечно, если машина нормально управляется, а износ «резины» в пределах сезона незаметен, то повторять процедуру можно с меньшей частотой. Другое дело переход на нештатный колесный размер с вылетом. И тем более ремонт подвески. Тут тоже есть варианты. Например, при замене шаровых на детали того же производителя, что были установлены, развал можно не делать. Но в противном случае, а также, разумеется, при смене сайлентблоков регулировка углов обязательна. Да что сайлентблоки — даже новые пружины изменяют кастор, а вместе с ним и развал, и схождение. Больше это заметно на McPherson. На «Жигулях» вообще замены чего ни коснись, после всего нужно ехать на стенд. И еще одно наблюдение по качеству запчастей — какое-то время назад в продаже попадались шаровые опоры, с которыми развал не выводился в нужные значения. Хотя с виду они не сильно отличались от оригинала.
А как выбрать сервис? Я предлагаю следующий вариант: по телефону поинтересоваться, сделают ли «Ниву», Mitsubishi Pajero второго поколения или Nissan Terrano первого? Если да, то можно смело ехать с любым другим автомобилем.
«Крутизна» стенда не играет решающей роли. Опытный мастер все сделает на отвесах и уровнях. Современное же оборудование (сейчас за рубежом есть такое, что видит углы без отражателей — пока автомобиль заезжает в бокс) лишь упрощает работу, сокращает время операции. Смотреть нужно за мастером — проверил ли он давление в шинах, сделал ли дефектовку подвески?
Стоит отметить — при каких-то проблемах с управляемостью не всегда надо пенять на углы установки колес. «Резина» попадается с дефектами. Рейки зажимают так, что руль после поворота не возвращается обратно. Столь же бездумно обжимают шаровые и рулевые наконечники.
Еще один нюанс. Совсем небольшая разница в износе колес на передней оси гарантированно приводит к уводу в сторону. Например, при сезонной замене покрышек владелец не подписал, где какая стояла, и при следующей «переобувке» получается смесь передних и задних колес на одной оси. Внешне это почти незаметно, а машину «тянет». Сложно также бывает объяснить клиенту, какова связь ржавых и заклинивших направляющих тормозных суппортов на увод с прямолинейного движения. Словом, не все в силах того, кто делает развал-схождение.
Вообще это в чем-то даже творческая работа. Приходится периодически иметь дело с нестандартными конструкциями и так же по-особому на них «реагировать». Был как-то не старый еще переднеприводный Lincoln, уже не помню какой модели. Так у него развал регулировался по верхним чашкам стоек, каждая из которых состояла из двух частей, прихваченных точечной сваркой. Ее надо было высверлить, поймать угол и потом посадить на болты…
Развал-схождение: что это, как выставить правильно, и что будет, если его не делать
Наверняка вы сталкивались с тем, что автомобиль при отпущенном руле едет в сторону или кто-то из знакомых жаловался, что «пора бы мне уже съездить проверить развал», хотя при это был категорически не прав. То, что в народе привычно называют “развал-схождение” — это замер и выставление углов установки колёс. Причём помимо собственно угла развала и угла схождений есть ещё и третий угол, ничуть не менее важный.
Что такое углы установки колес?
Каждый автопроизводитель для улучшения устойчивости и управляемости предусматривает для конкретной модели автомобиля определённое положение передних (и задних) колёс относительно друг друга и плоскости дороги. Параметры развала, схождения и кастера принято называть углами установки колес.
Под развалом понимают угол наклона колес по отношению к перпендикулярной плоскости (в обычном случае — к дороге). При отрицательном развале колёса визуально становятся будто «домиком», при положительном угле развала верхняя часть колеса наклоняется наружу относительно нижней.
При отрицательном развале (слева) колёса стоят «домиком»
При отрицательном развале (слева) колёса стоят «домиком»
Схождение — это сумма углов между плоскостью, которая проходит через центры колес и продольной осью автомобиля. Звучит немного непонятно, но на деле всё просто: если оно положительное, то плоскости вращения колёс пересекаются впереди автомобиля словно «сходясь навстречу» друг другу, при отрицательном — где-то сзади (расхождение).
Положительное схождение (слева) – это именно схождение колёс навстречу друг другу впереди автомобиля
Положительное схождение (слева) – это именно схождение колёс навстречу друг другу впереди автомобиля
Кастер (иногда говорят кастор) от англ. Caster angle (угол продольного наклона) это угол, образованный вертикалью и проекцией оси поворота колеса на продольную плоскость автомобиля. При положительном кастере ось поворота колеса наклонена назад относительно направления движения, а при отрицательном — наоборот, «смотрит вперёд».
Отрицательный кастер (слева) приводит к наклону стойки вперёд
Отрицательный кастер (слева) приводит к наклону стойки вперёд
Почему на разных машинах углы бывают разными?
Начнём с развала. При его околонулевых значениях автомобиль наиболее стабилен до тех пор, пока едет по прямой. И только в том случае, если подвеска достаточно жесткая: не просто так на старых автомобилях колёса имели положительный развал, то есть «домиком наоборот», что в некоторой степени компенсировало мягкость амортизаторов и нестабильность углов под нагрузкой.
На автомобилях с мягкой подвеской углы установки колёс в поворотах откровенно «уходят»
Однако со временем от положительного развала конструкторы начали уходить в сторону отрицательных значений (правда, всё равно не заваливая колёса на несколько градусов, как это делают в автоспорте). Это позволило улучшить устойчивость автомобиля в поворотах, поскольку колесо «не подламывается» и цепляется за дорогу лучше из-за большего пятна контакта.
Развал «домиком» улучшает устойчивость автомобиля при скоростном прохождении поворотов
Stance, baby: ярко выраженный отрицательный развал колёс является неотъемлемым атрибутом некоторых автомобильных субкультур
Поэтому околонулевые настройки в теории положительно влияют на устойчивость, а «минусовой развал» позволяет «вваливать» в повороты еще лучше, но уже способен привести к ускоренному износу внутренних дорожек шин. Именно поэтому, в отличие от спортсменов, и конструкторы автомобилей, и обычные «развальщики» предпочитают околонулевые значения.
Однако в зависимости от конструкции и кинематики подвески, жесткости упругих элементов, ширины колеи, вылета колёс и многих других факторов углы установки колёс на разных машинах заметно отличаются. Более того, они могут изменяться даже в пределах одной модели в зависимости от типа подвески (обычная или спортивная) и размерности шин.
Как регулируются углы установки колес?
На многих современных переднеприводных автомобилях углы развала передних колёс заданы конструктивно, да и кастер (угол продольного наклона стойки) не регулируется, поэтому вся настройка сводится к проверке и регулировке схождения.
Заводские параметры углов Самары выглядят так: развал передних колёс = 0°±30′, схождение = 0°15′ ± 10′ и кастер = 0°20±30’0. Как видно, допуски действительно довольно большие — развал по заводским нормативам может «гулять» в пределах одного градуса, а кастер из пятидесяти «плюсовых» минут имеет законное право «уходить в минус».
Допуски производителя на Самаре довольно большие, поэтому «среднестатистический» результат посещения стенда выглядит примерно так. Как видно, все параметры укладываются в «зелёный» диапазон
Некоторые автомобилисты утверждают, что отклонения в минуты (!) они способы заметить безо всякого стенда – просто внимательно взглянув на авто спереди…
На что влияет кастер?
С кастером ситуация обстоит не менее интересно. Чуть выше мы вспомнили, что при нулевом угле наклона стойка стоит строго вертикально – то есть, колесо со ступицей никуда не смещается относительно вертикали. При отрицательном кастере стойка в верхней части словно наклоняется вперёд, а колесо, соответственно, уходит назад. При положительном – наоборот.
На переднеприводных ВАЗах, например, параметр кастера изменяется с помощью регулировочных шайб, которые подкладываются под элементы передней подвески – кронштейны продольных рычагов (растяжек).
Кастер на Самаре задаётся с помощью нескольких шайб
Убрав шайбы, стойку можно «завалить» назад в пределах градуса, а колесо – наоборот, сместить относительно центра арки в сторону переднего бампера. В реальности, правда, наблюдается обычно обратная картина – на многих «пожилых» Самарах, «десятках», Приорах и Калинах колесо «уезжает» в сторону передней двери из-за ударов и усталости металла, причем вернуть его на место получается далеко не всегда, даже если убрать все шайбы.
Так выглядит нулевой кастер: колесо стоит в колесной арке симметрично по отношению к бамперу и крылу
Это уже не кастер, а приговор передней подвеске и даже кузову. Вернуть колесо на место «малой кровью» не выйдет
Чем больше угол наклона стойки, тем переднеприводный (и не только) автомобиль стабильнее ведёт себя на высоких скоростях. Положительный кастер способствует меньшему «вилянию» машины, которая становится не такой чувствительной к колеям и неровностям.
Кастер важен не только своим прямым воздействием на скоростные качества автомобиля, но и тем, что он влияет на углы схождения и развала, которые меняются в зависимости от наклона стойки. Поэтому начинать регулировку углов передних колёс нужно именно с кастера. Затем следует регулировка развала, а в самую последнюю очередь необходимо настраивать схождение, помня о взаимосвязанности этих параметров между собой.
При изменении кастера нужно раскручивать продольные растяжки подвески. Это требует времени и сил – особенно, если автомобиль старый
Какие выбрать углы?
Обычно выбор углов установки колес из допустимого диапазона является прерогативой самого «развальщика». И это не всегда хорошо, поскольку многие из них, годами занимаясь своей работой, руководствуются какими-то внутренними стереотипами, которые нередко противоречат теории, а на практике приводят к ухудшению ходовых качеств автомобиля и преждевременному износу шин. Поэтому к итоговым цифрам распечатки нужно относиться с большим вниманием, а в отдельных случаях – не стесняться давать рекомендации.
Какой же ставить угол наклона стойки, если он регулируется? На стандартной подвеске и при «обычной» манере вождения – максимально допустимый положительный, то есть 0°50′ для переднеприводной Самары, да и на других переднеприводниках кастер лучше ставить «побольше в плюс» — в пределах допусков, и если этот параметр настраивается, конечно. Это обеспечит автомобилю лучшую курсовую устойчивость на высоких скоростях и приведёт к «самостабилизации» руля в околонулевом положении. Допустимо и небольшое отклонение от заводских допусков – например, увеличение кастера до одного градуса (60-65′).
Свои углы» могут выглядеть примерно так
Удивительно, но современный стенд «знает» даже о том, что Самара выпускалась в двух поколениях!
Правда, за «чёткий ноль» придется расплатиться тем, что в поворотах руль несколько потяжелеет (усилителя-то нет!) и будет пытаться резче вернуться в прежнее положение. Однако к такой новой особенности машины можно привыкнуть буквально за несколько минут.
Что касается развала, то иные «городские гонщики» нередко «разваливают в минус» передние колёса до одного градуса и более. Однако при этом автомобиль станет более «нервным» и чувствительным к уклону дорогу, из-за которого руль может буквально «рваться из рук» (особенно – на больших и широких колёсах!). Еще одна плата за «спортивные амбиции» — преждевременный износ внутренних дорожек – шины-то стоят «домиком»!
Развал передних колёс на Самаре регулируется с помощью эксцентрикового болта (позиция 3 на рисунке) на корпусах передних амортизаторов
Настройка всех углов установки передних колёс на ВАЗе занимает больше времени, чем на автомобилях вроде Renault Logan
При настройке схождения на переднеприводных ВАЗах также лучше всего сильно не отклоняться от околонулевых значений, помня о том, что даже при небольшой загрузке автомобиля (водитель и пассажир) оно начинает изменяться примерно на 5-7 минут, причём в какую именно сторону (в «плюс» или в «минус») зависит от положения «усов» рулевой рейки на конкретном автомобиле.
Обратите внимание, как изменяются углы схождения и развала при частичной загрузке! (первое фото – на пустом автомобиле, второе – с водителем весом 65 кг)
Что будет, если их не делать?
В большинстве случаев проверку углов установки колес рекомендуют выполнять не реже одного раза в 30 000 км и сразу же после того, если автомобиль угодил колесом в крупную яму или стал участником даже небольшого ДТП. Ведь и первое, и второе может привести к смещению элементов подвески, что нарушит параметры схождения, кастера или развала.
А что будет, если их не делать вообще? Ничего хорошего, разумеется. Как минимум, автомобиль будет хуже вести себя и на прямой, и в поворотах, ведь отклонение любого из параметров влияет и на устойчивость машины, и на её управляемость. Во-вторых, сбитые углы приведут к тому, что машину начнет уводить в сторону, поэтому водителю придется удерживать руль с большей силой для того, чтобы сохранить прямолинейное движение.
При настолько сбитом схождении левого колеса (параметр, выделенный красным), машина едет «как-то странно», постоянно рыская по дороге, а руль просто не возвращается обратно! Если всё оставить как есть, то протектора хватит буквально на пару тысяч километров.
Бывает, что машину не просто тянет влево или вправо, а она при движении все время «рыскает», отклоняясь туда-сюда от прямолинейной траектории. Кроме того, что ехать на таком автомобиле будет не слишком приятно, очень быстро владелец обнаружит, что колеса на той оси, где нарушены углы установки колёс, изнашиваются очень неравномерно и весьма преждевременно.
Износ внутренних дорожек — результат большого отрицательного развала
Известны случаи, когда из-за неправильного «схода-развала» проектор почти новой шины буквально «таял на глазах», исчезая всего за 10-15 тысяч километров!
Когда регулировка углов установки колес не помогает?
Далеко не всегда даже квалифицированный специалист на правильно отъюстированном стенде (а это очень важно!) сможет выставить углы установки колес в заданных производителем допусках. Обычно этому мешают изношенные детали подвески, в которых возникли заметные люфты. Ловить минуты там, где во время движения детали «гуляют» на целые градусы – занятие довольно бессмысленное. Поэтому опытный «развальщик» обычно начинает с первичной (то есть «грубой») диагностики ходовой части, внимательно осматривая резино-металлические элементы и проверяя их на взаимное перемещение. Во многих случаях прежде, чем заезжать на стенд «схода-развала», необходимо посетить пост общеремонтных работ для замены изношенных деталей подвески. И лишь «перетряхнув ходовку» можно пробовать добиться требуемых углов установки колес.
Бывает, что подвеска в порядке, но выставить схождение, развал или кастер все равно не получается. Причина – необратимая деформация кузова, что бывает после сильной аварии или вследствие коррозии силовых элементов. И если в первом случае еще хотя бы теоретически может помочь стапель, то на сильной «гнилой» машине малой кровью проблему не решить, а большой – не имеет смысла.
Иногда даже после того, как углы выставлены правильно, автомобиль всё равно уводит в сторону. В этом случае нужно попробовать переставить колёса местами (а лучше – сменить подозрительную пару), поскольку часто из-за деформации каркаса или неоднородности слоёв брекера шина становится «кривой»