Углы установки колес автомобиля

Правильные углы установки колес – один из важнейших факторов, обеспечивающих нормальную управляемость, стабильность и устойчивость автомобиля при прямолинейном движении и при прохождении поворотов. Оптимальные для каждой модели параметры геометрии подвески закладываются на этапе проектирования. Заданные значения углов установки колес подвержены изменению и требуют периодической регулировки по причине естественного износа узлов и элементов ходовой части или после ремонта подвески.

Назначение углов установки колес

Корректно настроенная геометрия подвески позволяет автомобилю более эффективно воспринимать силы и моменты, возникающие в пятне контакта колеса с дорожной поверхность во время различных режимов движения. Этим обеспечивается предсказуемое поведение автомобиля, а именно: стабильность движения по прямой, устойчивость в поворотах, стабилизация при разгонах и торможении. Также благодаря отсутствию излишнего сопротивления качению колес происходит более равномерный износ шин, что позволяет увеличить срок их службы.

Заданные производителем значения углов установки колес являются оптимальными для конкретного автомобиля и соответствуют его назначению и особенностям настройки подвески. Однако, в случае необходимости, конструктивно предусмотрена возможность их изменения либо регулировки. Количество параметров, которые можно регулировать для каждого автомобиля, индивидуально.

Виды основных углов установки колес автомобиля

Развал колес

Развал колес (англ. camber) – это угол, образованный средней плоскостью колеса и вертикалью, проходящей через точку пересечения средней плоскости колеса и опорной поверхности. Различают положительный и отрицательный развал:

• положительный (+) – когда верхняя часть колеса наклонена наружу (от кузова автомобиля);
• отрицательный (-) – когда верхняя часть колеса наклонена внутрь (к кузову автомобиля).

Положительный и отрицательный углы развала колес

Конструктивно camber формируется положением ступичного узла и обеспечивает максимальную площадь пятна контакта шины с дорогой. В случае двухрычажной независимой подвески положение ступицы определяется верхним и нижним поперечными рычагами. В подвеске типа МакФерсон на формирование угла развала влияет нижний рычаг и амортизационная стойка.

Отклонение значений угла развала от нормы влияют на автомобиль следующим образом.

Слишком большой отрицательный угол:

• хорошая устойчивость авто в поворотах;
• ухудшается сцепление колес при прямолинейном движении;
• повышенный износ внутренней стороны шины.

Слишком большой положительный угол:

• хорошее сцепление колес с дорогой;
• ухудшается устойчивость в поворотах;
• повышенный износ наружной стороны шины.

Схождение колес

Cхождение колес (англ. toe) – угол между продольной осью автомобиля и плоскостью вращения колеса. Может быть также определено как разность расстояний между передними и задними бортами ободов колес (на рисунке это значение А минус В). Таким образом, схождение может измеряться в градусах либо миллиметрах.

Схождение колес автомобиля

Различают суммарное и индивидуальное схождение. Индивидуальное схождение рассчитывается отдельно для каждого колеса. Это отклонение плоскости его вращения от продольной оси симметрии автомобиля. Суммарное схождение рассчитывается как сумма индивидуальных углов схождения левого и правого колес одной оси. Аналогично определяется суммарное схождение в миллиметрах. При положительном схождении (англ. toe-in) колеса взаимно повернуты внутрь по направлению движения, при отрицательном значении (англ. toe-out) – наружу.

Положительное и отрицательное схождение колес

Отклонение значений угла схождения от нормы влияют на автомобиль следующим образом.

Слишком большой отрицательный угол:

• ухудшается выдерживание траектории движения;
• повышенный износ шины с внутренней стороны;
• острая реакция авто на рулевое управление.

Слишком большой положительный угол:

• ухудшается выдерживание траектории движения;
• повышенный износ шин с наружной стороны.

Поперечный угол наклона оси поворота колеса

Поперечный угол наклона оси поворота (англ. KPI) – угол между осью поворота колеса и перпендикуляром к опорной поверхности. Благодаря данному параметру при повороте управляемых колес кузов автомобиля приподнимается, вследствие чего возникают силы,
стремящиеся вернуть колесо в прямолинейное положение. Таким образом, KPI оказывает значительное влияние на стабильность и устойчивость автомобиля при прямолинейном движении. Разность величин углов поперечного наклона правой и левой осей может приводить к уводу автомобиля в сторону с большим наклоном. Данный эффект может проявляться и при соответствии нормальным значениям остальных углов установки колес.

Угол продольного наклона оси поворота колеса

Продольный угол наклона оси поворота (англ. caster) – угол между осью поворота колеса и перпендикуляром к опорной поверхности в продольной плоскости автомобиля. Различают положительный и отрицательный углы продольного наклона оси поворота колеса.

Положительный caster способствует возникновению дополнительной динамической стабилизации автомобиля при движении на средней и высокой скорости. При этом ухудшается поворачиваемость на малой скорости.

Плечо обкатки

Помимо вышеперечисленных параметров, для передней оси имеет большое значение еще одна характеристика – плечо обкатки. Это расстояние между точкой, образованной пересечением оси симметрии колеса и опорной поверхности, и точкой пересечения линии поперечного наклона оси поворота и опорной поверхности. Плечо обкатки положительное, если точка пересечения поверхности и ось поворота колеса лежат справа от оси симметрии колеса (нулевого плеча), и отрицательное, если располагается слева от него. Если эти точки совпадают – то плечо обкатки нулевое.

Значение плеча обкатки

Данный параметр влияет на стабилизацию и поворачиваемость колеса. Оптимальным значением для современных автомобилей является нулевое либо положительное плечо обкатки. Знак плеча обкатки определяется развалом, поперечным наклоном оси поворота колеса и вылетом колёсного диска.

Автопроизводители не рекомендуют устанавливать колесные диски с нестандартным вылетом, т.к. это может повлечь изменение заданного плеча обкатки на отрицательное значение. Это может серьезно повлиять на устойчивость и управляемость автомобиля.

Изменение значений углов установки колес и их регулировка

Углы установки колес подвержены изменениям вследствие естественного износа деталей, а также после их замены на новые. Все без исключения рулевые тяги и наконечники имеют резьбовое соединение, которое позволяет увеличить или уменьшить их длину для регулировки величин углов схождения колес. Схождение задних колес, равно как и передних, регулируется на всех типах подвесок, за исключением задней зависимой балки или моста.

Регулировка развала на стойке Макферсон

Регулировка значений развала для задней и передней оси предусмотрена далеко не на всех автомобилях: она отсутствует на зависимой подвеске, на подвеске МакФерсон (за исключением небольшого ряда моделей авто, у которых верхний крепеж стойки – это болт с эксцентриком). Присутствует настройка camber, как правило, на обоих осях подвесок с верхними и нижними поперечными рычагами.

Неправильный сход-развал задних колес на переднеприводном автомобиле оказывает меньшее влияние на его управляемость и неравномерный износ шин, поскольку задняя часть менее нагружена. Параметры caster и KPI, регулировка которых в конструкции подвески автомобиля, как правило, не предусмотрена, должны всегда соответствовать допустимым значениям.

Регулировки кастора

Угол продольного наклона (кастер) — угол между осью поворота колеса и вертикалью на виде сбоку. Считается положительным, если ось наклонена назад относительно направления движения.

Развал — наклон плоскости колеса к перпендикуляру, восстановленному к плоскости дороги. Если верхняя часть колеса наклонена наружу автомобиля, то угол развала положительный, а если внутрь — то отрицательный.

Схождение — угол между продольной осью автомобиля и плоскостью, проходящей через центр шины управляемого колеса. Схождение считается положительным, если плоскости вращения колес пересекаются перед автомобилем, и отрицательным, если они, наоборот, пересекаются где-то сзади.

Ниже приведены эксперимены, позволяющие уяснить, как влияют регулировки колес на поведение автомобиля.
Для тестов выбран «Самара» ВАЗ-2114 — большинство современных иномарок не обременяет владельца диапазоном и выбором регулировок. Там все параметры заложены заводом-изготовителем и повлиять на них без конструктивных переделок достаточно сложно.
У нового автомобиля — неожиданно легкий руль и невнятное поведение на дороге. Углы схода-развала находятся в поле допуска, за исключением продольного угла наклона оси поворота левого колеса (кастера). Применительно к передней подвеске отечественного переднеприводного автомобиля установка углов всегда начинается с регулировки кастера. Именно этот параметр, с одной стороны, служит определяющим для остальных, а с другой — в меньшей степени сказывается на износе шин и прочих нюансах, связанных с качением автомобиля. Более того, данная операция наиболее трудоемка — думается, именно поэтому о ней «забывают» на заводе. Только потом, разобравшись с продольными углами, грамотный мастер начинает регулировать развал, а затем и схождение колес.

Содержание

Вариант 1

Мастер максимально сдвигает углы продольного наклона стоек, уведя их в «минус». Мы как бы сдвигаем передние колеса назад, к брызговикам колесных ниш. Ситуация, довольно часто встречающаяся на старых и сильно «уезженных» машинах либо после установки проставок, поднимающих заднюю часть автомобиля. Результат: легкий руль, быстрые отклики на его малейшие отклонения. Однако «Самара» стала излишне нервной и вертлявой, что особенно заметно при скорости после 80-90 км/ч и выше. У автомобиля нестабильны отклики при входе в поворот (необязательно быстрый), норовит рискнуть в сторону, требуя от водителя постоянного подруливания. Ситуация осложняется при выполнении маневра «переставка».

Вариант 2

«Правильное» положение стоек (наклонены в «плюс»), выставлены в «ноль» и углы схождения и развала. Рулевое колесо стало упругим и информативным, и немного более «тяжелым». Автомобиль едет четко, понятно и правильно. Исчезли вертлявость, невнятные взаимосвязи и траекторные рыскания. На «переставке» ВАЗ легко опередил предыдущий вариант.

Вариант 3

Излишне «положительный» развал. Изменять его без коррекции схождения нежелательно, посему вводится еще и положительное схождение.
Опять «полегчал» руль, стали ленивее отклики на входе в поворот, увеличилась боковая раскачка кузова. Но катастрофических ухудшений в характере нет. Однако при моделировании экстремальной ситуации «чувство руля» теряется. С появлением скольжений неожиданно рано осложняется попадание в заданный коридор на «переставке» и машина начинает скользить слишком рано. В быстрых поворотах доминируют сильнейшие проскальзывания передней оси.

Вариант 4

Вариант со спортивными амбициями: всё в «минус»», за исключением кастера. Автомобиль с такими настройками повороты проходит увереннее и быстрее, как и маневр «переставка». Отсюда и лучший результат.

Итак, есть масса простых и весьма эффективных способов менять характер автомобиля, не прибегая к дорогостоящим заменам узлов и деталей. Главное, не пренебрегать регулировками — зачастую они оказываются очень важными.
Какому из вариантов отдать предпочтение? Для большинства приемлемым окажется второй. Он наиболее логичен для повседневной езды, причем как с частичной, так и с полной нагрузкой. Надо лишь учитывать, что, увеличивая продольный наклон стойки, вы не только улучшаете поведение машины, но и повышаете стабилизирующее (возвратное) усилие на руле.
Последний, наиболее «быстрый» вариант настройки больше подходит околоспортивной публике, любящей поимпровизировать с автомобилем. Отдавая предпочтение данным регулировкам, надо учитывать, что с увеличением нагрузки значения углов схождения и развала будут возрастать и могут выйти за допустимые рамки.