Продольный наклон — угол кастера
Поворот передних колес происходит относительно шкворня, который соединён с системой подвески. Кастер — угол наклона поворотного шкворня относительно вертикали, измеряемый в градусах, чтобы увидеть этот угол, надо встать с боку автомобиля.
При наклоне верхней части шкворня к задней части автомобиля — продольный наклон считается положительным. При наклоне к передней части автомобиля — продольный наклон — отрицательный. Одной из причин отклонения от прямолинейного движения автомобиля, является выход угла кастера за пределы регулировки.
Если кастер для каждой стороны не одинаков, то автомобиль будет уводить в сторону менее положительного продольного наклона.
При одинаковом, но чрезмерно отрицательном угле кастера, руль будет очень легко вращаться, но сохранять прямолинейно движение по ровной дороге — затруднительно.
Чрезмерно положительный кастер вызовет тяжёлое вращение рулевого колеса и может ударить при движении по неровностям.
Показатели данного угла на износ шин влияют незначительно.
Продольный наклоны шкворня
При наклоне поворотного шкворня наружу в нижней его части ведет к появлению угла между центральной линией поворотного шкворня и вертикалью, который известен как угол наклона поворотного шкворня или угол наклона оси поворота (рис. 16.3). В большинстве конструкций угол наклона шкворня, необходимый для получения требуемой величины сдвига, составляет от 5° до 10°.
Больший угол получается в том случае, если конструктор перемещает колесо в сторону от поворотного шкворня, чтобы оставить место для деталей тормозного механизма, подшипников и т. д.
Когда колесо поворачивает, оно будет перемещаться в плоскости АА и приподнимать переднюю часть автомобиля: это вызывает самоцентрирующее действие. Если используются вертикальные поворотные шкворни, на каждом конце поперечной рулевой тяги могут применяться простые конструкции из вилки со шкворнем или поворотного шарнира. Наклон поворотного шкворня вынуждает шарнир перемещаться в плоскости ВВ, вверх на одном конце поперечной рулевой тяги и вниз на другом ее конце. Для обеспечения этого перемещения на каждом конце поперечной рулевой тяги необходим шаровой шарнир.
Поперечный и продольный наклоны шкворня
Действие этого угла геометрии колес можно лучше понять, если рассмотреть работу простого мебельного ролика (рис. 16.7а). Когда к ролику прикладывается сила, он движется в направлении действия силы. Эффект действия этой силы на castor изображен на рисунке: сила F действует на точку поворота, а сила сопротивления, действующая на колесо, производит пару сил, которые вращают castor к позиции, в которой колесо следует по линии осевой нагрузки.
У автомобиля центральная линия точки поворота обычно проходит так, чтобы задевать поверхность дороги впереди центра контакта колеса. В этом случае колесо будет следовать по пути, определяемому центральной линией поворотной точки, которая всегда находится впереди автомобиля.
Продольный наклон шкворня может быть получен путем установки вертикального поворотного шкворня впереди колеса (рис. 16.7Ь) или путем наклона поворотного шкворня вперед в его нижней части (рис. 16.7с). Последнее выполнить проще, и большинство производителей пользуются этим способом. Угол обычно выбирается в диапазоне от 2° до 5°, но при регулировке этого угла необходимо следовать рекомендациям производителя (допуски обычно составляют (1/2° для всех углов геометрии колес).
Наклон оси поворота или наклон поворотного шкворня может быть выполнен одним из следующих способов:
1. Верхние детали независимой подвески крепятся немного позади нижних деталей.
2. Наклон балки моста легкого грузовика путем установки уголков между мостом и пружиной, или крепления моста ближе к передней части листовой рессоры
На рис. 16.7 изображена центральная линия, проходящая через точку поворота и касающаяся дороги впереди пересечения центральной линии колеса с дорогой, это называется положительным castor. Такая геометрия является обычной для заднеприводных автомобилей, но не пригодна для передне- и полноприводных автомобилей. Это происходит потому, что условия, изображенные на рис. 16.7, становятся обратными. На большинстве переднеприводных автомобилей применяется отрицательный castor, но это только общее правило, при проверке углов геометрии колес всегда следует обращаться к рекомендациям изготовителя.
Гидравлические усилители рулевого управления могут иметь конструкцию, основанную на использовании постоянного давления или на использовании постоянного потока — в первой конструкции применяется гидравлический аккумулятор для сохранения давления, а во второй конструкции жидкость течет непрерывно в течение всего времени функционирования усилителя рулевого управления.
На рис. 17.11 изображены основные детали, необходимые для работы системы постоянного потока. Кроме обычных деталей рулевого управления в системе имеются насос, регулировочный клапан и плунжерный цилиндр.
Это обычно бывает эксцентриковый роторный насос (рис. 26.4), приводимый при помощи клинового ремня от коленчатого вала двигателя. Соединенный с насосом бачок для жидкости обычно содержит минеральное масло низкой вязкости, наподобие того, которое используется в автоматических коробках передач. Предохранительный клапан (клапан ограничения давления) ограничивает максимальное давление величиной 7 МПа, а когда это давление достигается, масло через выходное отверстие насоса возвращается в бачок.
Рулевое управление: содержание
- Продольный наклоны шкворня
- Рулевое управление аккермана
- Угол увода колеса
- Угол поворота колес
- Схождение колес
- Система Mazda 4WS
- Передние ступицы
- Механизм рулевого управления
- Контроль движения автомобиля
- Угол наклона оси поворота
- Конструкция руля
- Гидравлическая система руля.
Схождение, поперечный наклон шкворня, продольный наклон шкворня назад
Схождение, поперечный наклон шкворня, продольный наклон шкворня назад Volkswagen Transporter
Общие сведения
Углы установки передних колес
Под схождением понимается боковое расстояние колес друг от друга. Схождение означает, что колеса на высоте средней точки спереди расположены ближе друг к другу, чем сзади. Отрицательное схождение означает, что передние колеса спереди расположены немного дальше друг от друга, чем сзади. На VW T4 установлена положительная сходимость.
Развал и поперечный наклон шкворня уменьшают передачу толчков от неровностей дорожного покрытия на рулевое управление и обеспечивают возможно меньшее трение при преодолении поворотов.
Развал это угол а, угол отклонения плоскости колеса от вертикали. Таким образом передние колеса стоят косо. При положительном развале, например, в точке контакта колес с опорной поверхностью ближе друг к другу, чем вверху. VW T4 имеет положительный развал.
Схождение и развал у VW T4 изменяются в зависимости от нагрузки.
Поперечный наклон шкворня это угол b между поворотной осью поворотного кулака и вертикалью в точке контакта колеса с опорной поверхностью, относительно продольной оси машины.
Благодаря углу развала и углу поперечного наклона шкворня, точки касания колес с дорожным покрытием приближены к оси поворотного кулака. Этим достигается маленькое, так называемое, плечо обкатки. Чем меньше плечо обкатки, тем легче ход рулевого управления. Даже удары дорожного покрытия действуют на систему рычагов рулевого управления существенно меньше.
Продольный наклон шкворня – это угол между поворотной осью поворотного кулака и вертикалью в точке наклона колеса с опорной поверхностью, относительно поперечной оси машины.
Продольный наклон шкворня существенно влияет на выход передних колес на прямую. Слишком малый наклон шкворня обеспечивает недостаточное возвращение руля в среднее положение после преодоления поворотов или способствует отклонению его от прямого направления на плоских дорогах.
Условия проверки:
– предписанное давление в шинах;
– ровная, горизонтальная поверхность при замерах;
– машина в порожнем состоянии: не нагружена, с резервным колесом, машинным домкратом и полным баком;
– машина основательно подрессорена;
– рулевое управление отрегулировано;
– отсутствие недопустимых зазоров в системе рычагов рулевого управления;
– отсутствие недопустимых зазоров в подвеске колес.
Об углах установки колес
Углы установки колес — одна из самых интересных и загадочных тем в машинах. На нее накручено столько домыслов, что перед ними меркнет даже великий срач «мощность или крутящий момент». Причина беды — литературы по ней практически ноль. Раймпель, да переводы с английского разного качества. Как переводов, так и первоисточников.
Обращаю особенное внимание: без исключений всё, что написано по этой теме в наших (советских) учебниках, не имеет отношения к действительности. Нынче мало кто читает советские учебники, а читают интернет. И может сложиться ложное впечатление, что сейчас написано всё правильно. Хрен там плавал. Любая статья на тему углов подвески — суть перепечатка тех же советских учебников. Как говорил Мюллер, ясность — одна из форм полного тумана.
Передо мной не стоит задача написать новый учебник. Поэтому я только покажу пару примеров. И только про один параметр. А именно, про угол продольного наклона шкворня.
Пример 1. Простой
Многие презрительно относятся к восьмерочной платформе на том странном основании, что угол наклона шкворня на ней нулевой. Заметим, что к платформе ГАЗ-24 они не относятся презрительно, хотя там этот угол вообще отрицательный. Спишем это на простое незнание сего примечательного факта.
Околонулевой угол — это скучно, говорят они. Околонулевой угол — это плохая устойчивость, говорят они. Околонулевой угол — это немодно, говорят они.
При этом они не понимают от слова «совсем», что это такое — устойчивость. А особенно — что такое чрезмерная устойчивость.
Но при излишнем наклоне шкворня возникает, при прочих равных, именно чрезмерная устойчивость. Вопреки широко распространенному, но ошибочному мнению, это вовсе не приводит к тому, что транспортное средство сидит на дороге «как влитое». Ибо физическое понятие устойчивости не имеет ничего общего с тем, что вкладывается в него на бытовом языке. Однако, на дороге мы будем иметь дело именно с физическим явлением, а не его бытовой интерпретацией.
Так вот. Устойчивость — это способность системы генерировать силы, направленные против сил возмущающих, пытающихся отклонить колеса от прямолинейного движения. При чрезмерной устойчивости величины этих сил настолько велики, что вызывают инерционные явления, усугубленные всегда имеющейся упругостью системы. Которые заключаются в том, что от незначительных возмущающих сил повернутое колесо стабилизируется так активно, что пролетает положение равновесия, сила меняет знак и процесс превращается в колебательный. У особенно везучих — в колебательный с увеличивающейся амплитудой. Заканчивается это обыкновенно так:
Вовсе необязательно разбиваться насмерть, чтобы увидеть избыточную устойчивость. Более того, не обязательно даже садиться за руль. Достаточно зайти в любой магазин, взять продуктовую тележку и покатить ее. При достижении определенной скорости можно увидеть, что одно или несколько колесиков часто и сильно колеблются вокруг положения равновесия. Вот это она и есть — избыточная устойчивость.
Пример 2. Посложнее.
Продольный наклон шкворня действительно отвечает за динамическую стабилизацию колес в режиме «прямо». Да только вот этот наклон нежизнеспособен сам по себе. Ибо при любом отклонении колес от прямого направления пятно контакта колеса с дорогой будет подниматься, а машина, соответственно, опускаться.
Это приведет к чрезмерной неустойчивости — руль сам будет стремиться полностью до упора выкрутиться в сторону при малейшем отклонении от положения для езды прямо. То есть ни о каких стабилизации и устойчивости не будет и речи.
Что при этом происходит увидеть несколько посложнее, чем увидеть избыточную устойчивость, но тоже можно. Для этого надо взять велосипед со свободным рулем (без тросов) — типа Камы, Десны, Суры и прочих великих рек современных Стелсов похожего формата. Любой, лишь бы можно было руль повернуть на 180°. И в этом положении руля прокатиться. Полноценные ощущения от большого продольного наклона шкворня гарантированны.
Чтобы компенсировать пагубное действие продольного наклона шкворня, на машинах ввели поперечный наклон шкворня. Поперечный наклон ликвидирует опускание передней части машины при повороте руля за счет продольного угла и даже, при определенном соотношении поименованных углов, приводит к ее подъему при верчении рулем. Поперечный наклон компенсирует побочное действие наклона продольного. Именно для этого он служит, а не для того, что написано в учебниках. Там, за давностью и нафталином, причину и следствие перепутали местами. А про взаимосвязь этих углов, про правильный диапазон их соотношений вообще нигде не будет ни слова.
А теперь, читатель, проведи эксперимент и попробуй найти хоть оду статью, которая бы опровергла мой пессимизм.
Техническая малограмотность населения в вопросе геометрии подвески приводит к двум вещам:
— повышенная настороженность народа к этим углам (всё непонятное пугает)
— процветание как сервисов по регулировке колес, так и производителей всякого рода говна для подвески, сработанного в мрачных подвалах из водопроводных труб и сортового проката.
Действительно, на форумах и в сервисах часто можно услышать вопросы:
— Вот, распечатка со стенда — у меня всё плохо, доктор?
— Да, всё красное. Надо скорее регулировать. А то резину сжует, руль отвалится, приключится простатит и вообще. Как ты можешь жить с такими углами?
Сообщаю, что на обеих картинках показаны совершенно нормальные углы. Они не вызовут никаких проблем. С ними эксплуатировать машину можно долго и успешно.
А как же так? — спросите вы. Вот же, всё за пределами допусков! Всё плохо!
Отвечаю. Стенд — он дурак. Чем его начинили, то он и пишет. Что намерил, то и оценивает. А оценивает он, напоминаю, углы установки колес. Которые так малы, что допуски на них почти всегда больше, чем сам оцениваемый параметр. Классическое: 0°30′ плюс-минус 30′. Это как сказать — набулькай мне, друг, грамм стописят. Можно триста. А можешь вообще не наливать.
Это всё происходит от того, что такие малые величины с трудом поддаются точному измерению и точной регулировке. И, в силу своей малости, практически не оказывают влияния на свойства автомобиля. А чтобы оказывали, их отклонения должны быть не на единицы минут, да еще и непонятно кем и как измеренных, а в несколько раз.
Вот на этих фотографиях действительно всё нехорошо. Даже можно предположить почему. На японском старичке явно меняли рулевые тяги. А на Фиесте не менее явно не дотянули правую сторону. Либо дева любит парковаться по звуку удара колеса об бордюр. Это не Калина, девушка, а пластмассовая Фиеста: будь акккуратнее!
А может быть всё и куда проще. Разные колеса. Не выравненное давление. Кривой стенд. «Непрожатая» подвеска или лопнувшая правая передняя пружина. И так далее.
В общем, дорогой читатель, посыл понятен. Образование и грамотность позволит не только очаровывать девушек на Фиестах, но и сэкономит немало денег. Которые лишними, как известно, не бывают.
Спасибо за внимание, доклад окончен.