Основополагающим параметром регулировки углов положения колес является геометрическая ось движения: представляет собой биссектрису суммарного угла схождения колёс задней оси. Задняя ось является осью, определяющей курсовое направление автомобиля. Поэтому все измерения для колёс передней оси, а также некоторых вспомогательных систем водителя выполняются относительно геометрической оси движения.
В оптимальном состоянии геометрическая ось движения лежит в продольной средней плоскости автомобиля.
Углы, определяющие положение передних колес:
Углы, определяющие положение задних колес:
Угол тяги
Если значение угла тяги отлично от нуля, автомобиль имеет увод в сторону при постоянном положении руля.
Угол тяги недолжен превышать более 0°03'.
Регулируемый параметр ходовой части
Угол схождения
Слишком большой отрицательный угол (отрицательное схождение): износ шин с внутренней стороны и плохая стабильность по удержанию направления.
Слишком большой положительный угол (положительное схождение): износ шин с наружной стороны и плохое выдерживание направления.
Прямолинейность движения
Определяется таким положением передних колёс, при котором индивидуальные углы схождения колес относительно продольной средней плоскости автомобиля равны.
В этом положении осуществляется измерение углов установки колёс задней оси.
Угол развала
Слишком большой отрицательный угол: возрастает чуткость к рулю, но снижается курсовая устойчивость. Так как пятно контакта смещается на внутреннюю строну колеса повышается износ внутренней стороны шины.
Слишком большой положительный угол: возрастает усилие на руле и самовозврат руля при движении в повороте. Повышенный износ наружной стороны шины.
Допуск на разнобой левого и правого углов развала:
Перед - не более 0°15' - 0°40'.
Зад – не более 0°40' - 1°00'
Зависящий от автомобиля регулируемый параметр ходовой части.
Поперечный наклон оси поворота
Поперечный наклон слишком большой: Увеличиваются усилия на руле, усиливается также стабилизирующий эффект на малых скоростях движения.
Поперечный наклон слишком мал: уменьшение угла наклона способствует улучшению устойчивости в повороте, но уменьшается самовозврат руля, что вызывает необходимость постоянного подруливания, возрастает, чувствительность к неисправностям шин, может привести к уводу автомобиля.
Разный поперечный наклон справа/слева склонность к уводу автомобиля.
Не регулируемый параметр ходовой части.
Плечо обкатки
На плечо обкатки влияют развал, поперечный наклон оси поворота и вылет колёсного диска, т. е. настраивать его можно только косвенным образом, изменяя указанные параметры.
Угол продольного наклона оси поворота
Слишком большой положительный угол: значительные силы, действующие на колёса при повороте и стабилизирующие силы.
Слишком большой отрицательный угол: плохое возвратное действие, чувствительность к неисправности шин.
Разные углы справа/слева: склонность к уводу автомобиля.
Угол продольного наклона оси поворота меняется, к примеру, под воздействием соответствующего груза в багажном отсеке. Допуск на разнобой лево право не более 0°15' - 0°40'
Рулевая трапеция
Передняя подвеска, рычаги рулевых тяг и рулевой механизм с рулевыми тягами в совокупности образуют рулевую трапецию. С помощью рулевой трапеции обеспечиваются поворот управляемых колёс на разные углы, что необходимо при движении в поворотах.
Максимальный угол поворота
Если максимальный угол поворота управляемых колёс при повороте влево/вправо различается, то диаметр разворота влево и вправо будет разным. Угол задаётся конструктивно.
Регулируемый параметр ходовой части.
Повреждения кузова и деталей подвески
Автомобиль с сильно нарушенными углами, напротив, может подвести Вас 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 ваш автомобиль может вдруг поехать туда, куда вам совсем не хотелось бы. Автомобиль постоянно приходится "ловить"(корректировать) на дороге. При этом он становится постоянным фактором повышенного риска не только для водителя, но и для окружающих машин и пешеходов. Вы никогда не задумывались над скупыми строками сводок ДТП, в которых часто звучат фразы, наподобие: "...не справился с рулевым управлением, очутился на встречной полосе дороги..." и т.п.? В большинстве случаев это является последствием неправильно отрегулированных углов установки колес. Во всех европейских странах проверка углов установки колес является обязательным пунктом при проведении обязательного технического осмотра.
Еще один важный момент. При покупке подержанного автомобиля (желательно до оформления сделки) мы рекомендуем проверить его на предмет "геометрии" ходовой части, так как не секрет, что большинство машин на продажу являются битыми в прошлом. А внешний вид бывает очень часто обманчив. Попадаются даже автомобили собранные из двух половинок, причем сваренные не самым лучшим образом.
Обратное схождение в повороте (принцип Аккермана)
Обратное схождение в повороте представляет собой разницу углов поворота колеса, движущегося по внешнему радиусу поворота (меньший угол) и колеса, движущегося по внутреннему радиусу поворота (больший угол). Обратное схождение в повороте задаётся рулевой трапецией.
Рулевая трапеция.
Передняя подвеска, рычаги рулевых тяг и рулевой механизм с рулевыми тягами в совокупности образуют рулевую трапецию. С помощью рулевой трапеции обеспечиваются разные углы поворота управляемых колёс, необходимые для движения в поворотах. Поворотный кулак и рычаги рулевой тяги расположены относительно друг друга не под углом 90°. Из этого вытекают неравные расстояния перемещения концов обоих рычагов рулевой тяги при повороте управляемых колёс. Это приводит к повороту управляемых колёс на разные углы.
Вылет колесного диска
Вылет колёсного диска — это расстояние от середины обода до внутренней плоскости прилегания колёсного диска к ступице («x»). Вылет колёсного диска влияет на ширину колеи и плечо обкатки. Для обеспечения оптимальной управляемости автомобиля и минимального износа шин необходима правильная регулировка ходовой части.
Различают три варианта вылета колёсного диска:
Развал (CAMBER) - это угол между вертикалью и плоскостью вращения колеса. Он способствует правильному положению катящегося колеса при работе подвески. Если верхняя часть колеса наклонена к центру автомобиля, то развал отрицательный, если наружу - положительный. Важно! Левый и правый развал по величине должны быть максимально приближены друг другу. Разность между ними выражает следующий параметр.
Разность развалов не должна превышать 30', т. к. может вызывать увод а/м от прямолинейного движения.
Продольный наклон является очень важным параметром. При движении автомобиля по криволинейной траектории наклон оси поворота колеса в продольном направлении провоцирует возникновение стабилизирующего момента. Под действием этого момента управляемые колеса стремятся занять положение соответствующие прямолинейному движению.
Производители закладывают угол развала в кузов автомобиля, и он в стоковом состоянии считается неизменным. Однако несложный тюнинг подвески (болты с эксцентриком или регулируемые опоры стойки) позволяют изменить заложенный производителями развал.
Развал меняется с изменением крена автомобиля. Зрительно это заметно у некоторых тяжёлых грузовиков : на незагруженном автомобиле такой большой развал задних колёс, что машина едет только на внешних шинах. Нулевой развал обеспечивает минимальный износ шин и следовательно повышается срок службы покрышек. Отрицательный развал улучшает устойчивость автомобиля на поворотах.
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».
Схождение или сход (TOE) - угол между плоскостью вращения колеса и продольной осью автомобиля. Схождение способствует правильному положению передних колес при различных скоростях движения и углах поворота автомобиля. В большинстве случаев схождение регулируется изменением длины боковых рулевых тяг.
Понятно, что схождение может быть как положительным (колеса сведены к оси впереди автомобиля) так и отрицательным (соответственно наоборот).
Схождение переднее раздельное (Partial TOE) - это угол между продольной осью автомобиля и плоскостью, проходящей через центр левого или центр правого колеса в отдельности.
Схождение переднее суммарное (Total TOE) получается в результате арифметического сложения значений раздельного схождения.
Схождение — так же может определяться разницей расстояний между передней (A) и задней (B) частью шин автомобиля.
При правильном «схождении» передние части колес должны быть ближе друг к другу, чем задние.
Схождение необходимо для компенсации небольших зазоров и упругости деталей подвески и рулевого управления. Рекомендуемое заводом-изготовителем значение схождения колес соответствует точному параллельному расположению плоскостей вращения колес при движении автомобиля. По мере износа деталей подвески и рулевого управления требуется коррекция в сторону увеличения величины схождения колес. Схождение колес контролируется и регулируется в последнюю очередь.
Схождение колес предназначено для стабилизации колес при движении на прямых участках дороги. Это происходит за счет натяжения шины в пятне контакта с дорогой. Схождение оказывает влияние на прямолинейность движения автомобиля и на его управляемость. При отсутствии схождения автомобиль "рыскает" по дороге и водитель постоянно должен подруливать, стараясь сохранить траекторию движения. Повышенное схождение вызывает увеличение износа шин.
Признаки отклонения схождения от нормы: сильный пилообразный износ шин (даже при небольших отклонениях), визг шин в повороте, повышенный расход топлива из-за большого сопротивления качению передних колес (накат автомобиля намного меньше положенного).
Продольный наклон оси поворота (наклон шкворня) (CASTER) - измеряется в градусах и представляет собой угол в продольной плоскости автомобиля, между вертикальной линией и линией, проходящей через центры поворота колеса. Эта линия проходит через шаровые опоры верхнего и нижнего рычагов подвески («классическая» двухрычажная подвеска), либо через верхнюю и нижнюю точки крепления амортизаторной стойки (подвеска типа «Мак Ферсон») либо по оси шкворня (шкворневая подвеска) в продольной плоскости автомобиля. Кастор может быть как положительным, так и отрицательным.
Кастер способствует стабилизации передних колес в направлении прямолинейного движения. Ось шаровых или стойки должны стоять под углом как вилка на мотоцикле. Характерные признаки отклонения величины угла от нормы: увод автомобиля в сторону при движении, разные усилия на рулевом колесе при левом и правом поворотах, односторонний износ протектора, визг шин на поворотах.
Из-за того, что точка контакта колеса (при положительном касторе) с поверхностью лежит несколько позади оси поворота, при отклонении колеса от прямолинейного движения возникают боковые силы, стремящиеся вернуть колесо в начальное положение. Это способствует возвращению колеса в свое спокойное положение, выравниванию автомобиля.
При дефектах кузова, после ударов, этот угол обычно изменяется неодинаково. Разница между этими углами на левом и правом колёсах обычно приводит к уводу автомобиля с прямой линии даже при идеально отрегулированных остальных углах и качественной резине.
Кастер является углом, под которым наклонена ось поворота колеса. Основной целью наличия кастера является получение самоцентрирующейся рулевой системы. Угол кастера влияет на поворачиваемость при накате, торможении и при ускорении, так как это наклоняет шасси больше или меньше в зависимости от величины угла кастера. Для спортивных автомоделей, в основном рекомендуется использовать крутой угол кастера (более вертикальный) на скользких, нестабильных и неровных поверхностях, и использовать пологий угол кастера (более наклонный) на ровных поверхностях с высоким сцеплением.
Поперечный наклон оси поворота (KING-PIN) - это угол наклона оси поворота (шкворня) колеса в поперечной плоскости при виде спереди. Задается конструкцией поворотного кулака(на рисунке зеленый) и не регулируется.
Угол наклона оси поворота (НОП) -(на рисунке β ) - это угол наклона оси поворота (шкворня) колеса (a-b) в поперечной плоскости при виде спереди. Задается конструкцией поворотного кулака (на рисунке зеленый) и не регулируется.
Неправильная установка поперечного угла, может повлиять на устойчивость, стабильность, управляемость и рыскание автомобиля по дороге (неустойчивость, нестабильность автомобиля в колее). Если есть разница углов правой и левой стороны, то это может привести к уводу автомобиля в сторону меньшей величины поперечного угла.
НОП, на некоторых конструкциях поддается регулировке..НОП -это угол, который образуется между вертикалью и осью Макферсон всегда наклоненной внутрь если смотреть на автомобиль спереди Как правило этот угол задан производителем и не регулируем.. Тем не менее, некоторые производители используют изменение угла НОП на благо регулирования развала. НОП- всегда положителен.
НОП вместе с развалом служит для снижения восприятия ударов от дороги и снижения влияния неравномерности тормозных сил на рулевой механизм. Дорожные удары и неравномерное торможение будут вызывать реакцию на рулевом колесе за счет возникающего момента на плече А-В , что делает автомобиль нестабильным и вызывает сильную реакцию на руле.. Чрезмерные значения угла НОП может загрузить компоненты, такие как шаровые шарниры. НОП также помогает самоцентрированию рулевого управления.
Неправильный НОП может привести к следующему:
Плечо стабилизации (CASTER TRAIL) (на последней картинке - CT) - расстояние между точкой контакта колеса с дорожным покрытием и точкой пересечения оси поворота колеса с дорогой на виде сбоку. Влияет на курсовую устойчивость и на силы в рулевом управлении при совершении поворота.
Плечо обкатки (SKRUB RADIUS) (рисунки снизу) - это расстояние от линии пересечения центральной плоскости вращения колеса с опорной поверхностью до точки пересечения оси поворота колеса с этой же поверхностью. Если точка пересечения оси поворота колеса с дорогой лежит с внутренней стороны от плоскости вращения колеса, то плечо обкатки положительное, с наружной - отрицательное. На величину плеча обкатки влияет вылет колеса (колесного диска).
Различают положительное (+), отрицательное (–) и нулевое плечо обкатки. Плечо обкатки определяется развалом, поперечным наклоном оси поворота и вылетом колёсного диска.
При отрицательном плече обкатки колесо самостоятельно стремится повернуться в сторону, противоположную развороту, —рулевое колесо стремится вернутся в исходное положение.
При нулевом плече обкатки предупреждается передача посторонних сил на рулевое управление при торможении и при повреждении шины.
Плечо обкатки определяется не только конструкцией подвески, но и параметрами колёс. При плече отличном от нулевого колесо начинает действовать как рычаг воздействуя на элементы подвески и рулевого управления, возникает дополнительный момент, который необходимо компенсировать рулем. При положительном плече обката случайное повышение силы сопротивления одного из колес способно вызвать поворот руля в эту же сторону и нарушить курсовую устойчивость автомобиля. При установке дисков с нулевым или близким к нему вылетом плоскость вращения колеса сдвигается наружу, и плечо обкатки может приобрести большие положительные значения, руль начнёт вырываться из рук на каждой неровности дороги, усилие на нём возрастет, а износ ступичных подшипников существенно увеличится.
Смещение оси (SET-BACK) - это угол, образованный линией, перпендикулярной продольной линии симметрии автомобиля и линии, проходящей через (переднюю или заднюю) ось, соединяющую центры колёс. Например, на передней оси оно возникает при неверной регулировке продольного угла наклона оси колёс (Caster-а).
Смещение оси положительно, когда правое колесо впереди (согласно направлению движения) относительно левого колеса. Оно отрицательно, когда правое колесо позади (согласно направлению движения) относительно левого колеса. Смещение заднего моста вы могли наблюдать на "Волгах", машина едет как бы боком (кстати на "Волге" это происходит когда ослабевает одна стремянка и мост одной стороной перемещается по рессоре вперед или назад).
Стенд для измерения углов установки колес.
Наибольшую точность и стабильность измерений обеспечивают стенды на основе 3D технологии.
Данные стенды имеют следующие преимущества:
Измерительная система 3D основана на принципе обработки изображения мишени со специальным рисунком, установленной на колесе автомобиля. Изображение мишеней снимается с помощью цифровых видеокамер и обрабатывается с помощью высокоскоростного процессора ПК.
Для построения компьютером системы координат, на таких стендах, производится позиционирование - процедура определения пространственной ориентации осей вращения колес автомобиля. В старых стендах с измерительными датчиками (сложными электронными приборами, сравнимыми с компьютером, которые к тому же является средством измерения) для позиционирования производится компенсация биения каждого колеса, что требует вывешивания колес автомобиля.
В 3D-стендах система "колесо-мишень" поворачивается путем перемещения автомобиля назад на небольшое расстояние (20-30 см). При этом каждая метка мишени движется по окружности, центр которой лежит на оси вращения колеса. Измерительная система стенда определяет траектории перемещения всех меток мишени и рассчитывает координаты стольких же точек оси вращения, что позволяет с высокой точностью определить ее пространственное положение. Все четыре колеса компенсируются одновременно.
После этого автомобиль возвращается в исходное положение, а затем немного прокатывается вперед, происходит еще одно вычисление 3D-координат осей вращения всех колес. Результаты обоих вычислений сравниваются, и если программа обнаруживает отличия, то предлагает повторить процедуру. Так полностью исключается возможность ошибки. Эта процедура на стендах 3D производится быстрее и точнее, чем на традиционных стендах, что, несомненно, является еще одним неоспоримым преимуществом.
Порядок проведения регулировки углов установки колес (регулировка сход-развала).
Перед регулировкой необходимо выполнить следующие предварительные проверки:
● Проверить общее состояние подвески и амортизаторов.
● Проверить одинаковую размерность всех колёсных дисков и шин.
● Проверить подвеску колёс, ступицы, рулевой механизм и рулевые тяги на наличие недопустимого люфта и повреждений.
● Высота протектора шин одной оси не должна различаться более, чем на 2 мм.
● Давление в шинах должно соответствовать предписанным значениям.
● Снаряжённая масса автомобиля должна быть соблюдена.
● Топливный бак должен быть заправлен полностью, при необходимости дозаправить топливо.
● Запасное колесо и бортовой инструмент должны быть размещены в автомобиле на штатных местах.
● Бачок стеклоомывателя/омывателя фар должен быть наполнен.
● Следить за тем, чтобы при выполнении измерений подставки и поворотные диски не были установлены в крайнее
положение.
● Массу отсутствующих эксплуатационных жидкостей разрешается компенсировать уравновешивающими грузами
● Проверить установочную высоту. Установочная высота, или высота уровня, оказывает решающее влияние на результаты измерения углов установки колёс, поскольку из-за геометрии ходовой части при различающейся установочной высоте значения развала и схождения меняются. Для определения установочной высоты необходимо
измерить расстояние от центра колёсного диска до нижней кромки арки колеса.
Процедуру проверки и регулировки УУК можно условно разбить на три части:
Регулировка развал – схождения.
Выходной контроль.
Выходной контроль углов установки колёс проводится аналогично входному контролю.
В завершение выходного контроля углов установки колёс отображается протокол измерений. Если все измеренные значения выходного контроля находятся в пределах допусков, можно сразу распечатать протокол измерений и завершить проверку углов установки колёс на данном автомобиле.