ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЙ ЭФФЕКТ ОТРИЦАТЕЛЬНОГО ПЛЕЧА «За рулем» №11, 1979 — DRIVE2
Водитель ведет автомобиль. Впереди — препятствие. Он тормозит, но тормоза «берут» чуть-чуть по-разному. В большинстве случаев эта разница практически малозаметна. Но вот при очень резком торможении (рис. 1) автомобиль бросает в сторону, может быть всего на полметра, или заносит и… авария. Она нередко возникает также из-за того, что при торможении колеса одной стороны машины оказались на льду, грязи или воде. Что общего между названными случаями? Общее то, что колеса правой и левой сторон попали в разные условия по силам сопротивления движению. И, естественно, эти разные условия «провоцировали» занос или самопроизвольный разворот автомобиля, который водитель не всегда успевал вовремя скорректировать…
«Самозащита» против заноса Все современные модели обязательно имеют два независимых контура в гидроприводе тормозов. Для гарантии сохранения эффективности торможения, а значит, и безопасности, необходимо, чтобы при любых неисправностях работал тормоз хотя бы одного переднего колеса. По этой причине получила широкое распространение наиболее дешевая и простая из двухконтурных — диагональная схема раздельного гидравлического привода тормозов. Но переход на нее заставил конструкторов заложить «меры самозащиты» в геометрические соотношения параметров передней подвески и рулевого привода. Эта мера — отрицательное плечо обкатки. Несколько слов о самом термине. Плечом обкатки (рис. 2) называют расстояние между точкой Г контакта шины с дорогой и точкой В. Она обозначает пересечение с дорогой продолжения воображаемой оси, проходящей через центры верхнего и нижнего шаровых шарниров двухрычажной передней подвески. Если отрезок ГВ расположен внутри колеи автомобиля (рис. 2а), его считают положительным. Если же благодаря определенному сочетанию размеров деталей в передней подвеске отрезок ГВ оказывается вне колеи, то плечо обкатки r считают отрицательным (рис. 2б). Теперь посмотрим, что произойдет при торможении машины с диагональной раздельной схемой гидропривода тормозов. Предположим, что один из контуров (скажем, обслуживающий тормоза переднего правого и заднего левого колес) вышел из строя. При нажатии на педаль тормозятся переднее левое и заднее правое колеса (рис. 3). В точках контакта их с дорогой возникают тормозные силы, соответственно Fтп и Fтз.
Момент от силы инерции Fн, приложенной в центре тяжести ЦТ автомобиля на плече, равном половине колеи, станет разворачивать машину вокруг переднего левого колеса. Его лишь в небольшой степени будет нейтрализовать момент от силы Fтз, разворачивающий автомобиль в противоположном направлении вокруг заторможенного заднего правого колеса. Отдельно рассмотрим силу Fтп. Она значительно больше, чем Fтз (из-за перераспределения сцепного веса при торможении), поэтому для упрощения схемы действия сил условно будем считать, что тормозит только одно переднее колесо, и сила инерции разворачивает машину вокруг него. Но такая же примерно ситуация возникает при любой схеме, и даже если привод полностью исправен, но колеса одной стороны машины попадают при торможении на покрытие с малым коэффициентом сцепления (обледенелое, заснеженное, мокрое) или в случае разрыва на ходу шины одного из передних колес. Сохранить при этом заданное направление очень трудно, а иногда и невозможно. Кроме того, здесь управляемые колеса стремятся повернуться в ту сторону, где тормозная сила может быть реализована за счет более высокого коэффициента сцепления, резко увеличивая разворот автомобиля.
Обратимся к рис. 4. Управляемое колесо при торможении поворачивается относительно «шкворня», воображаемой оси АВ, под действием тормозной силы Fтп. Усилие на руле снижено почти до нуля При традиционном, положительном плече обкатки (отрезок ГВ на рис. 4а) возникает момент Мт, действующий в том же направлении, что и момент Ми, образованный силой инерции Fн на плече, равном половине колеи. Если же сконструировать подвеску передних колес так, чтобы плечо обкатки получилось отрицательным (отрезок ВГ на рис. 4б), то произведение этого плеча на силу Fтп, приложенную в точке контакта Г колеса с дорогой, даст момент Мт, действующий в направлении, противоположном моменту Ми, и будет его нейтрализовать. Во время сравнительных испытаний автомобилей с отрицательным и положительным плечами обкатки торможение производилось с начальной скорости 80 км/ч при отсутствии блокировки колес и отпущенном рулевом колесе. Один из контуров диагональной схемы привода при этом искусственно отключали. У модели с положительным плечом обкатки угол разворота относительно исходного направления движения составлял 140-160° при значительном боковом смещении. А модель с заложенным в конструкцию отрицательным плечом обкатки имела угол разворота в пределах 15-17°, то есть практически не отклонялась от первоначальной траектории. Это наглядное свидетельство несомненного преимущества отрицательного плеча обкатки при несимметричном торможении автомобиля. Особенно интересны в этой связи и полученные на испытаниях данные о величине усилия или крутящего момента, которые необходимо приложить водителю к рулевому колесу, чтобы удержать машину на желаемой траектории при торможении. Момент на руле, необходимый для этого при положительном плече обкатки, достигает примерно 130 кгс*см, то есть при радиусе рулевого колеса 20-25 см водитель должен прикладывать усилие более 5-6 кгс. На автомобиле с отрицательным плечом обкатки момент на рулевом колесе в тех же условиях ничтожно мал и колеблется около нулевого значения. При этом корректировка траектории движения рулем не вызывает у водителя никаких трудностей.
Занос при торможении – в 10 раз меньше Таков положительный эффект отрицательного плеча обкатки, который повышает безопасность за счет сохранения прямолинейной траектории при торможении или при попадании колес одной стороны на скользкий участок дороги.
А насколько большим может быть отрицательное плечо обкатки? Слишком большая его величина может привести к ухудшению стабилизирующих свойств рулевого управления, что придется компенсировать соответственно увеличением продольного наклона шкворня. Но такая «компенсация», в свою очередь, увеличит усилие на руле, что нежелательно. Поэтому у большинства машин величина отрицательного плеча обкатки колеблется в пределах от 2 до 10 мм, достигая в крайних случаях 18 мм (как сделано на «Ауди-80»). Другая крайность — модели с плечом обкатки, равным нулю («Мерседес-Бенц»). Впервые отрицательное плечо обкатки было применено на переднеприводных американских автомобилях «Олдсмобиль-торонадо» и «Кадиллак-эльдорадо» в середине 60-х годов, а комбинация отрицательного плеча с диагональной схемой тормозных контуров впервые осуществлена на «Ауди-80» в 1972 году (рис. 5).
Преимущества подвески, обеспечивающей отрицательное плечо обкатки, оказались настолько очевидными и значительными, что почти все европейские и некоторые американские фирмы начали использовать такую конструкцию на своих новых моделях.
Б. ФИТТЕРМАН, доктор технических наук А. ДИВАКОВ, кандидат технических наук («За рулем» №11, 1979)
www.drive2.ru
Что такое радиус плеча обкатки, и почему он важен?
Параметр подвески, о котором почти ничего неизвестно
Когда вы «возитесь» с ремонтом подвески, экспериментируете с размерами колес или занимаетесь настройкой вновь поставленной подвески, может случиться конфуз, о котором вы, возможно, даже никогда не слышали – вполне вероятно, изменится радиус плеча обкатки. Эта «штука» может оказать серьезное влияние на управляемость вашего автомобиля.
Без четкого и полного понимания всех факторов, влияющих на работу подвески, расположение колес и отработки геометрии, легко совершить ошибку в настройке, которая в конечном итоге заставит ваш автомобиль почувствовать себя хуже, чем было раньше. При этом уловить то мгновение, когда была допущена досадная оплошность, достаточно сложно.
В общих чертах радиус плеча обкатки – это неуловимая, почти мифическая настройка, стоящая где-то на краю ключевых регулировок, таких как развал, смещение и размер колеса. По сути, она определяется расположением точки в пространстве, где воображаемая линия, проходящая через центр подвески, пересекает вертикальную линию, проходящую по центру колеса, эти две линии где-то встретятся. Важно, что этот угол высчитывают на автомобиле без нагрузки. Для подсчетов, проводимых инженерами, это крайне важно.
Обратите внимание на больший угол подвески относительно колеса
В общем, есть три основных варианта радиуса плеча:
Если две линии пересекаются точно на пятне контакта шины с дорогой, у такого автомобиля нет радиуса плеча обкатки.
Если линии пересекаются ниже пятна контакта, теоретически под землей, то это называется положительным радиусом плеча обкатки.
Когда обе линии сходятся над пятном контакта – это отрицательное плечо обкатки.
В зависимости от этих настроек они могут серьезно влиять на то, как автомобиль управляется, ускоряется и останавливается. Разные расчетные нагрузки на ось и конфигурации привода нуждаются в различных настройках, которые будут высчитаны еще задолго до того, как инженеры приступят к реализации желаемых характеристик управляемости. Да, у автопроизводителей куча сложной работы, и этот этап лишь один из них. Измените всего один параметр в подвеске и вы инициируете цепную реакцию, которая в конечном итоге может свести на нет вашу главную цель.
Радиус плеча обкатки относится к относительному углу между подвеской и осью колес
При нулевом радиусе распространенное мнение заключается в том, что эта настройка может заставить автомобиль чувствовать себя слегка неустойчивым в передней части при прохождении поворотов и при резком торможении.
Смотрите также: Плюсы и минусы пневматической подвески на автомобилях
С другой стороны, в неподвижном состоянии при повороте руля приходится поворачивать пятно контакта, максимально распластанное по поверхности дороги, что требует больше усилий и больше изнашивает шину. В наши дни такая настройка (с нулевым плечом) на автомобилях встречается крайне редко. Чуть больше или чуть меньше, но не ноль.
Можно, конечно, изменить нулевую настройку. Например, «выдвиньте» колеса при помощи прокладок или установите полностью регулируемые койловеры, и радиус может стать положительным. Это заставит шину «скрести» по земле при поворотах, добавляя неравномерный износ и уменьшая срок ее службы. Автомобиль с положительным плечом обкатки может вести себя на дороге непредсказуемо: руль при проезде неровностей может вырываться из рук, при проезде поворотов создается «ощутимый момент, препятствующий равномерному движению».
Положительный момент такой настройки существует для заднеприводных автомобилей. Им такая настройка полезна для того, чтобы помочь сохранить передние колеса в прямом направлении, даже когда вы отпустите рулевое колесо. Используется в спортивных автомобилях и поставляется в стандартной комплектации с большинством конструкций подвески с двойными поперечными рычагами.
Передняя ось Volkswagen Scirocco
Положительный радиус плеча не способствует торможению, если по какой-либо причине между сторонами транспортного средства действует различная сила. Скажем, если левые колеса имеют меньшее сцепление с дорогой и система ABS не позволяет развить на них максимальное усилие. В этом случае автомобиль будет пытаться развернуться в сторону колес с большим сцеплением.
Экстремальный положительный радиус плеча может сделать рулевое управление очень тяжелым, настолько, что это было действительно жизнеспособным только на старых автомобилях с очень тонкими шинами.
У большинства из нас на автомобилях стоит отрицательный радиус плеча, потому что он имеет тенденцию идти рука об руку с настройками распорок подвески МакФерсон. Это помогает управляемым передним колесам вести себя на дороге более стабильно, что хорошо для прохождения поворотов и общей управляемости автомобиля, если, предположим, у вас внезапно спустило одну из передних шин. Другой удобный «побочный эффект» заключается в том, что, если вы влетите колесами в воду с одной стороны автомобиля, отрицательный радиус сработает против естественного смещения автомобиля, смягчая последствия прохождения опасного участка.
Отрицательный радиус плеча безопаснее при аквапланировании
Настроить подвеску в отрицательном плече – наиболее безопасный вариант сделать это. Она (настройка) позволяет сгенерировать определенные усилия, которые уменьшат любую непреднамеренную водителем тенденцию к изменению направления движения, которая в случае с положительной настройкой может иметь место быть.
Смотрите также: В чем преимущества подвески на двойных поперечных рычагах перед МакФерсоном
В результате в автомобилях с диагонально разделенными тормозными системами, если один контур выходит из строя, то оставшееся тормозное усилие на одном переднем и одном заднем колесе все равно не будут тянуть автомобиль в сторону.
Если вы меняете колеса, сменили размерность шин или провели перенастройку подвески (поставили проставки, занизили подвеску), убедитесь, что вы не забыли о такой важной вещи, как «радиус плеча». Кстати, это одна из причин, почему наше государство так жестко взялось за тюнингованные автомобили. Неумелым тюнингом можно испортить управляемость автомобиля, да так, что он станет опасным для передвижения по дорогам общего пользования.
1gai.ru
Положительный эффект отрицательного плеча
Водитель ведет автомобиль. Впереди — препятствие. Он тормозит, но тормоза «берут» чуть-чуть по-разному. В большинстве случаев эта разница практически малозаметна. Но вот при очень резком торможении (рис. 1) автомобиль бросает в сторону, может быть всего на полметра, или заносит и... авария. Она нередко возникает также из-за того, что при торможении колеса одной стороны машины оказались на льду, грязи или воде.
Рис 1. Поведение автомобиля (он сзади) с положительным плечом обкатки когда колеса одной стороны попадают на скользкую поверхность или когда срабатывает лишь один из контуров раздельного диагонального привода тормозов.
Что общего между названными случаями? Общее то, что колеса правой и левой сторон попали в разные условия по силам сопротивления движению. И, естественно, эти разные условия «провоцировали» занос или самопроизвольный разворот автомобиля, который водитель не всегда успевал вовремя скорректировать.
«Самозащита» против заноса
Все современные модели обязательно имеют два независимых контура в гидроприводе тормозов (см. статью). Для гарантии сохранения эффективности торможения, а значит, и безопасности, необходимо, чтобы при любых неисправностях работал тормоз хотя бы одного переднего колеса. По этой причине получила широкое распространение наиболее дешевая и простая из двухконтурных — диагональная схема раздельного гидравлического привода тормозов. Но переход на нее заставил конструкторов заложить «меры самозащиты» в геометрические соотношения параметров передней подвески и рулевого привода. Эта мера — отрицательное плечо обкатки.
Рис 2. Плечо обкатки: а – положительное, б – отрицательное. А, Б – центры шаровых шарниров передней подвески; В – точка пересечения условной оси «шкворня» с поверхностью дороги; Г – точка середины пятна контакта шины с дорогой.
Несколько слов о самом термине. Плечом обкатки (рис. 2) называют расстояние между точкой Г контакта шины с дорогой и точкой В. Она обозначает пересечение с дорогой продолжения воображаемой оси, проходящей через центры верхнего и нижнего шаровых шарниров двухрычажной передней подвески. Если отрезок ГВ расположен внутри колеи автомобиля (рис. 2а), его считают положительным. Если же благодаря определенному сочетанию размеров деталей в передней подвеске отрезок ГВ оказывается вне колеи, то плечо обкатки r считают отрицательным (рис. 2б).
Теперь посмотрим, что произойдет при торможении машины с диагональной раздельной схемой гидропривода тормозов. Предположим, что один из контуров (скажем, обслуживающий тормоза переднего правого и заднего левого колес) вышел из строя. При нажатии на педаль тормозятся переднее левое и заднее правое колеса (рис. 3). В точках контакта их с дорогой возникают тормозные силы, соответственно Fтп и Fтз.
Рис 3. Схема действия сил на автомобиль во время торможения при срабатывании лишь одного контура в раздельном диагональном приводе тормозов: Fтп — тормозная сила, приложенная к переднему колесу; Fтз — тормозная сила, приложенная к заднему колесу; Fи — сила инерции при торможении; К — величина колеи машины; Ми — момент от силы инерции, разворачивающий автомобиль.
Момент от силы инерции Fн, приложенной в центре тяжести ЦТ автомобиля на плече, равном половине колеи, станет разворачивать машину вокруг переднего левого колеса. Его лишь в небольшой степени будет нейтрализовать момент от силы Fтз, разворачивающий автомобиль в противоположном направлении вокруг заторможенного заднего правого колеса. Отдельно рассмотрим силу Fтп. Она значительно больше, чем Fтз (из-за перераспределения сцепного веса при торможении), поэтому для упрощения схемы действия сил условно будем считать, что тормозит только одно переднее колесо, и сила инерции разворачивает машину вокруг него. Но такая же примерно ситуация возникает при любой схеме, и даже если привод полностью исправен, но колеса одной стороны машины попадают при торможении на покрытие с малым коэффициентом сцепления (обледенелое, заснеженное, мокрое) или в случае разрыва на ходу шины одного из передних колес. Сохранить при этом заданное направление очень трудно, а иногда и невозможно. Кроме того, здесь управляемые колеса стремятся повернуться в ту сторону, где тормозная сила может быть реализована за счет более высокого коэффициента сцепления, резко увеличивая разворот автомобиля.
Обратимся к рис. 4. Управляемое колесо при торможении поворачивается относительно «шкворня», воображаемой оси АВ, под действием тормозной силы Fтп.
Усилие на руле снижено почти до нуля
При традиционном, положительном плече обкатки (отрезок ГВ на рис. 4а) возникает момент Мт, действующий в том же направлении, что и момент Ми, образованный силой инерции Fн на плече, равном половине колеи.
Рис 4. Действие сил и моментов на переднее левое колесо и автомобиль при торможении: а – при положительном плече обкатки; б – при отрицательном плече обкатки; Мт – дополнительный момент, возникающий при торможении. Остальные обозначения те же что и на рис. 3.
Если же сконструировать подвеску передних колес так, чтобы плечо обкатки получилось отрицательным (отрезок ВГ на рис. 4б), то произведение этого плеча на силу Fтп, приложенную в точке контакта Г колеса с дорогой, даст момент Мт, действующий в направлении, противоположном моменту Ми, и будет его нейтрализовать.
Во время сравнительных испытаний автомобилей с отрицательным и положительным плечами обкатки торможение производилось с начальной скорости 80 км/ч при отсутствии блокировки колес и отпущенном рулевом колесе. Один из контуров диагональной схемы привода при этом искусственно отключали. У модели с положительным плечом обкатки угол разворота относительно исходного направления движения составлял 140-160° при значительном боковом смещении. А модель с заложенным в конструкцию отрицательным плечом обкатки имела угол разворота в пределах 15-17°, то есть практически не отклонялась от первоначальной траектории. Это наглядное свидетельство несомненного преимущества отрицательного плеча обкатки при несимметричном торможении автомобиля.
Особенно интересны в этой связи и полученные на испытаниях данные о величине усилия или крутящего момента, которые необходимо приложить водителю к рулевому колесу, чтобы удержать машину на желаемой траектории при торможении. Момент на руле, необходимый для этого при положительном плече обкатки, достигает примерно 130 кгс*см, то есть при радиусе рулевого колеса 20-25 см водитель должен прикладывать усилие более 5-6 кгс. На автомобиле с отрицательным плечом обкатки момент на рулевом колесе в тех же условиях ничтожно мал и колеблется около нулевого значения. При этом корректировка траектории движения рулем не вызывает у водителя никаких трудностей.
Занос при торможении – в 10 раз меньше
Рис 5. Схематическое устройство передней подвески типа «Мак-Ферсон» автомобиля «Ауди-80» с отрицательным плечом обкатки, равным 18 мм.
Таков положительный эффект отрицательного плеча обкатки, который повышает безопасность за счет сохранения прямолинейной траектории при торможении или при попадании колес одной стороны на скользкий участок дороги.
А насколько большим может быть отрицательное плечо обкатки? Слишком большая его величина может привести к ухудшению стабилизирующих свойств рулевого управления, что придется компенсировать соответственно увеличением продольного наклона шкворня. Но такая «компенсация», в свою очередь, увеличит усилие на руле, что нежелательно. Поэтому у большинства машин величина отрицательного плеча обкатки колеблется в пределах от 2 до 10 мм, достигая в крайних случаях 18 мм (как сделано на «Ауди-80»). Другая крайность — модели с плечом обкатки, равным нулю («Мерседес-Бенц»).
Впервые отрицательное плечо обкатки было применено на переднеприводных американских автомобилях «Олдсмобиль-торонадо» и «Кадиллак-эльдорадо» в середине 60-х годов, а комбинация отрицательного плеча с диагональной схемой тормозных контуров впервые осуществлена на «Ауди-80» в 1972 году (рис. 5).
Преимущества подвески, обеспечивающей отрицательное плечо обкатки, оказались настолько очевидными и значительными, что почти все европейские и некоторые американские фирмы начали использовать такую конструкцию на своих новых моделях.
Б. ФИТТЕРМАН, доктор технических наук
А. ДИВАКОВ, кандидат технических наук
(«За рулем» №11, 1979)
См. также:
own.in.ua
Выбор параметров дисков и резины — DRIVE2
Многие приобретают резину и диски размеров отличных от заводских. Но мало кто задумывается на что влияет изменение параметров диска и резины. Поэтому, хотел бы, пояснить свои мысли не с позиции ощущений, а с позиции цифр. Надеюсь пост будет полезен тем, кто ломает голову какие же все-таки колеса предпочесть.
Сразу скажу, кому неохота вникать можете просто прочитать выводы.
Рассмотрим такой пример.
Стандартные колеса Kia Spectra имеют размерность 185/65R14. Нам необходимо определить его диаметр.
14х25,4=355,6мм — диаметр диска 185х0,65х2=240,5мм – высота профилей
Итого диаметр колеса равен 355,6+240,5=596,1мм
Рассмотрим стандартный диск. Нас интересует только вылет – ЕТ45.
Нам захотелось колесики покрасивее, например 195/50R16, на дисках со стандарным вылетом, т.е. ET45. Считаем его диаметр:
16х25,4=406,4мм – диаметр диска 195х0,5х2=195мм – высота профилей
Итого диаметр колеса 406,4+195=601,4мм
Теперь рассмотрим все по порядку:
I.УПРАВЛЯЕМОСТЬ
Введение. Существует такой параметр, как плечо обката. Плечо обката – кратчайшее расстояние между серединой шины и осью поворота колеса.
Плечо обката
Бывает положительным, отрицательным и нулевым.
При положительном:
-легче поворачивать руль на месте -опасно при наезде одной стороной на поверхность отличную от поверхности под другой стороной автомобиля -опасно при наезде на неровность
При отрицательном:
-все с точностью наоборот На всех современных автомобилях применяют отрицательное плечо обката, на Спектре в том числе. Нулевой рассматривать не будем.
Рассмотрим наш пример. Схематически это выглядит как прямоугольный треугольник.
Плечо обката схематически
Это варианты со стандартным колесом (левый треугольник) и желаемым (правый треугольник).
Стороны ВС и В1С1 – это радиусы колес Стороны АС и А1С1 –это плечи обката
Треугольник подобны, т.к. углы АСВ=А1С1В1=90гр., а углы ВАС=В1А1С1 и углы АВС=А1В1С1, т.к. угол оси поворота колес не меняется (заложен конструктивно). Из подобия треугольников АС/А1С1=ВС/В1С1=АВ/А1В1 ВС и В1С1 мы знаем, они равны радиусам колес. Отсюда следует, что А1С1 во столько раз больше АС, во сколько В1С1 больше ВС. Т.е. в 601,4/596,1=1,0089 раза.
Вывод: При увеличении радиуса(диаметра) колеса, мы увеличиваем отрицательное значение плеча обката (больше уходим в минус). Это улучшает управляемость.
Но вначале я еще обратил внимание на вылет диска ЕТ. При уменьшении значения ЕТ, колесо отдаляется от элементов подвески (сдвигается наружу). Следовательно, уменьшается значение АС на величину равную (стандартный ЕТ-новый ЕТ). Плечо обката смещается в положительную сторону, а это ухудшает управляемость.
Вывод: Уменьшение значения ЕТ (например, 40 вместо 45), мы уменьшаем отрицательное значение плеча обката, а это в свою очередь ухудшает управляемость.
Общий вывод: Для улучшения управляемости необходимо увеличить диаметр колеса и оставить (в лучшем случае, либо увеличить ЕТ (ЕТ>45). Изменение одного параметра можно частично или полностью компенсировать изменением другого.
Есть реальный пример.Товарищ Семён Он в свое время поставил колеса с параметрами 205/45R16 и ЕТ40 (колеса ваще офигенные, мне очень нравятся). Но с точки зрения цифр и управляемости тут совершены 2 ошибки. 1ая: диаметр колеса 205/45R16 меньше стандартного 185/65R14 (590,9мм вместо 596,1мм). 2ая: ЕТ уменьшен с 45 до 40. Со слов владельца (уже бывшего) машина очень чувствует колейность дороги. Это подтверждает наши выводы. Резину такую он брать не советует, якобы широка. И лучше взять 195/50R16. Но реальная причина не в ширине (мы то это уже знаем), а в диаметре колеса. Т.е. как бы сам того не зная (а может и зная), он предлагает увеличить диаметр колеса до 601,4мм, т.е. даже больше, чем стандартное 596,1мм. Получается, что еще и частично компенсировал уменьшение ЕТ. Установка 195/50R16 вместо 205/45R16, исправляет первую ошибку и частично исправляет вторую.
Я, конечно, понимаю, что выбор ЕТ обусловлен для многих другим. Например, нравится модель диска, но нет с ЕТ45. Или хотите 205 резину, но боитесь, что будет задевать стойку, поэтому за счет уменьшения вылета выносите колесо наружу (при ЕТ40 отдаляется на 5мм, при ЕТ38 на 7мм и т.д.)
II. ДИНАМИКА АВТОМОБИЛЯ
Много раз слышал, что якобы на 16” дисках разгон никакой (вялый, ухудшился и т.д.) Типа 16” машине тяжелее вращать, чем 14”. Нет. Физический смысл не в этом. Дело тут не в массе колеса. Дело в крутящем моменте и диаметре самого колеса. Крутящий момент – это произведение силы на плечо. В данном случае плечо – это радиус колеса. Имея, например, крутящий момент на ступице 1000Нм и радиус колеса 0,25м, сила тяги составит 4000Н. Но если мы увеличим радиус колеса до 0,3м, то сила тяги составит 3300Н. А из 2 закона Ньютона а(ускорение)=F/m.
Вывод: Во сколько раз колесо больше, во столько раз меньше значение ускорения. Так же на ощущение ухудшения динамики влияет и то, что с бОльшими колесами спидометр занижает показания. Если со стандартными колесами скорость при 3000об/мин показывает 100км/ч, то с бОльшими колесами на 10% будет показывать те же 100км/ч при фактической 110км/ч.
Честно говоря, когда садился писать, не думал, что так сложно будет пояснить свои мысли более-менее простым языком. Спасибо, тем кто дотерпел до конца. Критика и вопросы приветствуются:)
Мой же пост с обсуждениями:
Диски & Тюнинг
О том, какую марку и модель резины выбрать в моем БЖ
www.drive2.ru
Угловатая подвеска — журнал За рулем
КЛУБ АВТОЛЮБИТЕЛЕЙ
/ХОЧУ ВСЕ ЗНАТЬ
УГЛОВАТАЯ ПОДВЕСКА
ГРАМОТНОМУ ВОДИТЕЛЮ ПРИГОДЯТСЯ АЗЫ ГЕОМЕТРИИ
ТЕКСТ / ЕВГЕНИЙ БОРИСЕНКОВ
Самое простое и, казалось бы, очевидное решение — вообще не делать никаких углов. При этом колесо в ходе сжатия-отбоя остается перпендикулярным к дороге, в постоянном и надежном контакте с ней (рис. 1). Правда, совместить центральную плоскость вращения колеса и ось его поворота конструктивно довольно сложно (здесь и далее речь о классической двухрычажной подвеске заднеприводных «жигулей»), поскольку обе шаровые опоры вкупе с тормозным механизмом внутрь колеса не помещаются. А раз так, то плоскость и ось «расходятся» на расстояние А, называемое плечом обката (при повороте колесо обкатывается вокруг оси ab). В движении сила сопротивления качению неведущего колеса создает на этом плече ощутимый момент, скачкообразно меняющийся при проезде неровностей. Мало кому понравится езда с постоянно рвущимся из рук рулем!
Кроме того, придется изрядно попотеть, преодолевая этот самый момент в повороте. Стало быть, положительное (в данном случае) плечо обката желательно уменьшить, а то и вовсе свести к нулю. Для этого можно наклонить ось поворота ab (рис. 2). Здесь важно не переусердствовать, чтобы при ходе вверх колесо не слишком заваливалось внутрь. На практике делают так: несколько наклонив ось поворота (b), нужную величину добирают наклоном плоскости вращения колеса (a). Угол a и есть развал. Под этим углом колесо опирается о дорогу. Покрышка в зоне контакта деформируется (рис. 3).
Выходит, что автомобиль движется словно на двух конусах, стремящихся раскатиться в стороны. Чтобы компенсировать эту неприятность, плоскости вращения колес надо свести. Процесс называется регулировкой схождения. Как вы уже догадались, оба параметра жестко связаны. То есть, если угол развала нулевой, не должно быть и схождения, отрицательный — требуется расхождение, иначе шины будут «гореть». Если на автомобиле развал колес выставлен по-разному, его будет тянуть в сторону колеса с большим наклоном.
Другие два угла обеспечивают стабилизацию управляемых колес — проще говоря, заставляют автомобиль с отпущенным рулем ехать прямо. Первый, уже знакомый нам угол поперечного наклона оси поворота (b) отвечает за весовую стабилизацию. Легко заметить, что при этой схеме (рис. 4) 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, для этого приходится сохранять то самое, хоть и небольшое, но нежелательное положительное плечо обката.
Продольный угол наклона оси поворота — кастер — дает динамическую стабилизацию (рис. 5). Принцип ее ясен из поведения рояльного колесика — в движении оно стремится оказаться позади ножки, то есть занять наиболее устойчивое положение. Чтобы получить тот же эффект в автомобиле, точка пересечения оси поворота с поверхностью дороги (с) должна быть впереди центра пятна контакта колеса с дорогой (d). Для этого ось поворота и наклоняют вдоль. Теперь при повороте боковые реакции дороги, приложенные позади... (спасибо кастеру!) (рис. 6) стараются вернуть колесо на место.
Более того, если на машину действует боковая сила, не связанная с поворотом (например, вы едете по косогору или при боковом ветре), то кастер обеспечивает при случайно отпущенном руле плавный поворот машины «под склон» или «под ветер» и не дает ей опрокинуться.
В переднеприводном автомобиле с подвеской «Мак-Ферсон» ситуация совершенно иная. Эта конструкция позволяет получить нулевое и даже отрицательное (рис. 7б) плечо обката — ведь внутрь колеса здесь надо «запихнуть» лишь опору единственного рычага. Угол развала (и, соответственно, схождения) легко свести к минимуму. Так и есть: у знакомых всем ВАЗов «восьмого» семейства развал — 0°±30', схождение — 0±1 мм. Так как передние колеса теперь тянут автомобиль, динамическая стабилизация при разгоне не требуется — колесо уже не катится позади ножки, а тянет ее за собой. Небольшой (1°30') угол продольного наклона оси поворота сохранен для устойчивости при торможении. Значительный вклад в "правильное" поведение автомобиля вносит отрицательное плечо обката — при возрастании сопротивления качению колеса оно автоматически корректирует траекторию.
Как видите, трудно переоценить влияние геометрии подвески на управляемость и устойчивость. Естественно, конструкторы уделяют ей самое пристальное внимание. Углы для каждой модели автомобиля определяют после великого множества испытаний, доводочных работ и снова испытаний! Но только... в расчете на исправный автомобиль. На старой, изношенной машине упругие деформации подвески (в первую очередь, резиновых элементов) гораздо больше, чем у новой — колеса заметно расходятся от куда меньших сил. Но стоит остановиться, как в статике все углы вновь на своем месте. Так что регулировать разболтанную подвеску — мартышкин труд! Сначала нужно ее отремонтировать.
Свести на нет все усилия разработчиков можно и другими способами. Например, хорошенько задрать заднюю часть автомобиля. Глядишь — кастер поменял знак и от динам
www.zr.ru
Передняя подвеска. Часть 1. — Toyota Mark II, 3.0 л., 1990 года на DRIVE2
Приветствую вас дорогие друзья! Многие из вас меня постоянно спрашивали типа куда пропал, почему давно не было обновлений и т.д. Подобные вопросы приходили из разных мест от Москвы до Владивостока)) И вот наконец-то я созрел для своего следующего поста! За время моего отсутствия я успел провернуть кучу дел, а точнее защитил кандидатскую диссертацию по специальности Мосты и тоннели, а также порешал кучу семейных и домашних вопросов, немного отдохнул, пережил творческий кризис, набрался сил и новых идей, и, теперь готов работать по полной ради достижения поставленной цели! А цель у меня очень простая — победа в чемпионате России по Дрифтингу) К этому меня подтолкнуло желание попасть на Японскую трассу Ибису, а точнее успех и победа питерского спортсмена Феликса Читипаховяна на данной трассе в третьем этапе G1GP. Если коротко, то данный Человек, с большой буквы, смог вынести всех австралов, америкосов, британцев и новозеландцев и занять первое место! Выражаю ему огромный респект за такой подвиг! А попал он на эти соревнования как-раз благодаря тому, что смог стать чемпионом Российской дрифт серии (RDS) в сезоне 2011 года! А приз за чемпионство как-раз поездка в японию и участие в чемпионате для чужаков! Теперь ближе к делу, а точнее ближе к теме поста. Как видно из названия я решил доработать переднюю подвеску на своем корыте, поскольку она осталось слабым звеном после доработки задней. Для начала немного теории. На одном сайте я нашел интересную статью, текст которой я привожу ниже. Плечо обкатки — 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.
Плечо обкатки имеет очень большое значение для поведения автомобиля на дороге.
… Как-то мы ехали по песчаному грейдеру в Заонежьи. Дорога была ровная, и я держал скорость 70…80 км/ч. Вдруг внезапно рулевое колесо рванулось из рук, машина резко рыскнула вправо, и мне удалось удержать ее на дороге каким-то чудом. Что же произошло? Оказывается, правые колеса попали на полосу рыхлого песка, внешне почти не отличимого от укатанного. Сопротивление качению резко возросло. Сила, отжимающая колесо назад благодаря положительному плечу обкатки, создала момент относительно оси поворота колеса на шаровых шарнирах, а момент создал силу на рулевой тяге, которая и передалась на рулевое колесо. Ничего подобного не произошло бы, если бы плечо обкатки было нулевым и, тем более, отрицательным… При отрицательном плече обкатки сопротивление качению стремится отжать колесо в сторону большего схождения. В моем случае мне не пришлось бы прилагать усилия к рулевому колесу, чтобы не вылететь с дороги: оно само бы повернулось влево. Таким образом, при увеличении сопротивления движению, с одной стороны, появляется момент от силы сопротивления и силы инерции, стремящийся развернуть автомобиль в сторону большого сопротивления, с другой — благодаря отрицательному углу обкатки колеса поворачиваются в противоположную сторону, компенсируя разворачивающий момент от силы инерции.
Положительное (а) и отрицательное (6) плечо обкатки: А, Б — центры шаровых шарниров передней подвески; В — точка пересечения условной оси, «шкворня», с поверхностью дороги; Г — середина пятна контакта шины с дорогой.
Отрицательное плечо обкатки обеспечивает безопасность и при так называемой диагональной системе раздельного привода тормозов. Эта система, примененная па «Ладе», самая простая и дешевая, но имеет существенный недостаток: при отказе одного контура тормозная сила на переднем колесе оказывается больше, чем па заднем, и автомобиль разворачивает в сторону заторможенного переднего колеса. Благодаря отрицательному плечу обкатки поворот колеса в противоположную сторону помогает нейтрализовать занос автомобиля. При сравнительных испытаниях автомобилей с отрицательным и положительным плечами обкатки торможение проводилось при скорости 80 км/ч без блокировки колес с отпущенным рулевым колесом. Один из контуров диагональной системы тормозов был отключен. При этом автомобиль с положительным плечом обкатки разворачивался па 140…160°, а с отрицательным — всего на 15… 170.
Отрицательное плечо обкатки делают небольшим: —10… — 2 мм. У «Жигулей» положительное плечо обкатки составляет 57 мм.
Ты спросишь: если отрицательный угол обкатки столь хорош, то почему его не применяют на всех автомобилях? Прежде чем ответить па этот вопрос, я попрошу тебя проделать простой эксперимент. Возьми свой велосипед, положи руку на седло и веди велосипед вперед. Как легко он слушается малейшего движения: чуть наклон влево, переднее колесо поворачивает влево, наклон вправо — переднее колесо поворачивает вправо. Прелесть, не правда ли? А теперь попробуй сделать то же самое, но веди велосипед назад. Ага, не хочет он так ехать! Почему же?
Весовая стабилизация передних колес.
Автомобиль с задними ведущими колесами представляет собой при разгоне потенциально неустойчивую систему, так как движущая сила приложена позади центра тяжести. Для компенсации этой неустойчивости передняя подвеска должна быть сконструирована таким образом, чтобы передние колеса сами возвращались в положение прямолинейного движения. Переднеприводные автомобили нуждаются в этом в меньшей степени. Если бы на передние колеса не действовал стабилизирующий момент, то достаточно было бы небольшого усилия на рулевом колесе для поворота, но колеса такого автомобиля не возвращались бы в исходное положение. Более того, если не держать руль, они могли бы самопроизвольно повернуться в любую сторону. Не хотел бы я ехать на таком автомобиле! Весовая, или статическая, стабилизация передних колес (т. е. обеспечение их возврата в направление прямолинейного движения) обеспечивается положительным плечом обкатки и углом поперечного наклона оси поворотной стойки переднего колеса.
При повороте колеса поднимается передок автомобиля, поэтому под действием веса колесо стремится занять положение прямолинейного движения.
Но получается, что при отрицательном угле обкатки весовой стабилизации нет? Почему же, есть. Но для этого нужно увеличить угол поперечного наклона оси поворотной стойки и сместить колесо.
Статью взял отсюда faq.ford77.ru/trans/uglplech.htm. Исходя из последней фразы, для весовой стабилизации заднеприводного автомобиля надо увеличить угол поперечного наклона оси поворотной стойки и сместить колесо, т.е уменьшить вылет и сделать его ближе к нулевому) Вылет я буду уменьшать проставкой ступицы толщиной 25 мм, а вот что надо сделать, чтобы увеличить угол поперечного наклона стойки — смотрим дальше.
Я начал с того, что выставил машину на подставках и снял передние рычаги вместе со стабилизатором.
Привез все это к тестю в альпинасервис и мы начали работу. Освободили поперечные нижни
www.drive2.ru
Косая шаровая [мнения] — Volkswagen Corrado, 2.0 л., 1992 года на DRIVE2
Хочу спросить мнения у людей. Что вы знаете о "косой шаровой", плюсы и минусы? Зачем её вообще начали устанавливать?
зы: Вот надёргал из вики ru.wikipedia.org/wiki/Макферсон_(подвеска) В изначальном варианте такой подвески, разработанном самим Макферсоном, шаровой шарнир располагался на продолжении оси амортизаторной стойки — таким образом, ось амортизаторной стойки была и осью поворота колеса. Позднее, например на Audi 80 и Volkswagen Passat первых поколений, шаровой шарнир стали смещать наружу к колесу, что позволяло получить меньшие, и даже отрицательные значения плеча обкатки.
Таким образом, плечо обката (Scrub Radius) — это расстояние по прямой между точкой, в которой ось поворота колеса пересекается с дорожным полотном, и центром пятна контакта колеса и дороги (в ненагруженном состоянии автомобиля). При повороте колесо «обкатывается» вокруг оси своего поворота по этому радиусу.
Оно может быть нулевым, положительным и отрицательным (все три случая показаны на иллюстрации). upload.wikimedia.org/wiki…/150px-Lenkrollradius.jpg В течение десятилетий на большинстве автомобилей использовались сравнительно большие положительные значения плеча обката. Это позволяло уменьшить усилие на рулевом колесе при парковке по сравнению с нулевым плечом обката (потому что колесо катится при повороте руля, а не просто проворачивается на месте) и освободить место в подкапотном пространстве за счёт выноса колёс «наружу».
Однако со временем стало ясно, что положительное плечо обката может быть опасным — например, при наезде колёс одного борта на участок обочины, имеющий отличный от основной дороги коэффициент сцепления, отказе тормозов одной стороны, проколе одной из шин или нарушении регулировки руль начинает сильно «рваться из рук». Этот же эффект наблюдается при большом положительном плече обката и при проезде любой неровности на дороге, но плечо всё же делали достаточно малым, чтобы при нормальном вождении он оставался малозаметен.
Начиная с семидесятых-восьмидесятых годов, по мере увеличения скоростей движения автомобилей, и в особенности — с распространением подвески типа «Макферсон», легко допускающей это с технической стороны, стали массово появляться автомобили с нулевым или даже отрицательным плечом обката. Это позволяет минимизировать описанные выше опасные эффекты.
Citroёn ещё на модели DS 1956 года применил оригинальную конструкцию передней подвески, в которой ось поворота колеса лежала на центральной плоскости его вращения, что стало возможным благодаря исключительно компактной ступице, вместе с шаровыми шарнирами полностью разместившейся внутри имевшего большой вылет колеса, и выносу тормозных механизмов к главной передаче. Соответственно, плечо обкатки оказалось равно нулю. Однако распространения эта конструкция не получила.
Отрицательное плечо обката вервые было применено в 1966 году на американских Oldsmobil Toronado и Cadillac Eldorado. В 1972 году на Audi 80 большое (—18 мм) отрицательное плечо обката было дополнено диагональной схемой разделения тормозных контуров, которая позволила повысить эффективность торможения в случае выхода из строя одного из контуров системы (при положительном плече обката машина с такой тормозной системой при выходе из строя одного из контуров становилась бы при торможении неустойчивой). Впоследствии оба конструктивных решения стали применяться массово.[2]
Например, на «классических» моделях ВАЗ плечо обката было большим положительным, на «Ниве» ВАЗ-2121 благодаря более компактному тормозному механизму с плавающей скобой его уменьшили почти до нуля (24 мм), а на переднеприводном семействе LADA Samara — плечо обката стало уже отрицательным. Mercedes-Benz как правило предпочитал на своих заднеприводных моделях иметь нулевое плечо обкатки.
Плечо обката определяется не только конструкцией подвески, но и параметрами колёс. Поэтому при подборе незаводских «дисков» (по принятой в технической литературе терминологии эта часть именуется «колесо» и состоит из центральной части — диска и внешней, на которую сажается шина — обода) для автомобиля следует соблюдать указанные заводом-изготовителем допустимые параметры, особенно — вылет, так как при установке колёс с неправильно подобранным вылетом плечо обката может сильно измениться, что весьма существенно сказывается на управляемости и безопасности автомобиля, а также на долговечности его деталей.
Например, при установке колёс с нулевым или отрицательным вылетом при предусмотренном с завода положительном (к примеру, слишком широких) плоскость вращения колеса сдвигается наружу от не меняющейся при этом оси поворота колеса, и плечо обката может приобрести излишне большое положительное значение — руль при этом начинает «рваться из рук» на каждой неровности дороги, усилие на нём при парковке превышает все допустимые величины (из-за увеличения плеча рычага по сравнению со штатным вылетом), а износ ступичных подшипников и других компонентов подвески существенно увеличивается.
www.drive2.ru
Схождение и развал колес подробно — Энциклопедия журнала "За рулем"
Зачем нужны углы развала, схождения и кастер?
Подвеска без углов
Если вообще не делать никаких углов, колесо в ходе сжатия-отбоя будет оставаться перпендикулярным к дороге, в постоянном и надежном контакте с ней. Правда, совместить центральную плоскость вращения колеса и ось его поворота конструктивно довольно сложно (здесь и далее речь о классической двухрычажной подвеске заднеприводного автомобиля, например «жигулей»), поскольку обе шаровые опоры вкупе с тормозным механизмом внутрь колеса не помещаются. А раз так, то плоскость и ось «расходятся» на расстояние А, называемое плечом обката (при повороте колесо обкатывается вокруг оси ab). В движении сила сопротивления качению неведущего колеса создает на этом плече ощутимый момент, скачкообразно меняющийся при проезде неровностей. В результате руль будет постоянно рваться из рук.
В поперечной плоскости положение колеса характеризуется углами α (развал) и β(наклон оси поворота)
Кроме того, преодолевать этот самый немалый момент в повороте придется мускульной силой. Стало быть, положительное (в данном случае) плечо обката желательно уменьшить, а то и вовсе свести к нулю. Для этого можно наклонить ось поворота ab. Здесь важно не переусердствовать, чтобы при ходе вверх колесо не слишком заваливалось внутрь.
Качение наклонного колеса напоминает качение конуса
На практике делают так: несколько наклонив ось поворота (β), нужную величину добирают наклоном плоскости вращения колеса (α). Угол ос и есть развал. Под этим углом колесо опирается о дорогу. Покрышка в зоне контакта деформируется.
Выходит, что автомобиль движется словно на двух конусах, стремящихся раскатиться в стороны. Чтобы компенсировать эту неприятность, плоскости вращения колес надо свести. Процесс называется регулировкой схождения. Оба параметра жестко связаны. То есть, если угол развала нулевой, не должно быть и схождения, отрицательный - требуется расхождение, иначе шины будут «гореть». Если на автомобиле развал колес выставлен по-разному, его будет тянуть в сторону колеса с большим наклоном.
При положительном плече обката поворот колеса сопровождается подъемом передка кузова
Другие два угла обеспечивают стабилизацию управляемых колес - проще говоря, заставляют автомобиль с отпущенным рулем ехать прямо. Угол поперечного наклона оси поворота (β) отвечает за весовую стабилизацию. Легко заметить, что при этой схеме (рис.) 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, для этого приходится сохранять то самое, хоть и небольшое, но нежелательное положительное плечо обката.
Кастер - угол продольного наклона оси поворота
Продольный угол наклона оси поворота - кастер - дает динамическую стабилизацию. Принцип ее ясен из поведения рояльного колесика - в движении оно стремится оказаться позади ножки, то есть занять наиболее устойчивое положение. Чтобы получить тот же эффект в автомобиле, точка пересечения оси поворота с поверхностью дороги (с) должна быть впереди центра пятна контакта колеса с дорогой (d). Для этого ось поворота и наклоняют вдоль...
Так "работает" кастер
...Теперь при повороте боковые реакции дороги, приложенные позади ... (спасибо кастеру!) стараются вернуть колесо на место. Более того, если на машину действует боковая сила, не связанная с поворотом (например, вы едете по косогору или при боковом ветре), то кастер обеспечивает при случайно отпущенном руле плавный поворот машины «под склон» или «под ветер» и не дает ей опрокинуться.
Положительное (а) и отрицательное (б) плечи обката
В переднеприводном автомобиле с подвеской «Мак-Ферсон» ситуация совершенно иная. Эта конструкция позволяет получить нулевое и даже отрицательное (рис. б) плечо обката - ведь внутрь колеса здесь надо «запихнуть» лишь опору единственного рычага. Угол развала (и, соответственно, схождения) легко свести к минимуму. Так и есть: ВАЗов «восьмого» семейства развал - 0°±30', схождение - 0±1 мм. Так как передние колеса теперь тянут автомобиль, динамическая стабилизация при разгоне не требуется - колесо уже не катится позади ножки, а тянет ее за собой. Небольшой (1°30') угол продольного наклона оси поворота сохранен для устойчивости при торможении. Значительный вклад в «правильное» поведение автомобиля вносит отрицательное плечо обката - при возрастании сопротивления качению колеса оно автоматически корректирует траекторию.
Углы для каждой модели автомобиля определяют после множества испытаний, доводочных работ и повторных испытаний. На старой, изношенной машине упругие деформации подвески (в первую очередь, резиновых элементов) гораздо больше, чем у новой - колеса заметно расходятся от куда меньших сил. Но стоит остановиться, как в статике все углы вновь на своем месте. Так что регулировать разболтанную подвеску - пустой труд. Сначала нужно ее отремонтировать. Свести на нет все усилия разработчиков можно и другими способами. Например, хорошенько задрать заднюю часть автомобиля. Глядишь - кастер поменял знак и от динамической стабилизации остались воспоминания. И если при разгоне «спортсмен» еще сможет справиться с ситуацией, то при экстренном торможении - вряд ли. А если добавить нестандартные шины и колеса с иным вылетом, то просто невозможно предсказать, что получится в конечном итоге.
wiki.zr.ru
Ремонт и Доработка» на DRIVE2
Многие покупали себе колесные диски, выбирая по параметрам, по красоте, что бы не "затирало"… И вот я сам до последнего не понимал значение ЕТ (вылета) до конца
Параметр ET Что бы понять, где он измеряется и как он влияет на положение колеса на ступице — может показать одна картинка.
Вкратце, это расстояние от половинного сечения диска к плоскости прилагаемой к ступице.
Эффект отрицательного плеча или "причем здесь ЕТ?" Положительный эффект отрицательного плеча Водитель ведет автомобиль. Впереди — препятствие. Он тормозит, но тормоза «берут» чуть-чуть по-разному. В большинстве случаев эта разница практически малозаметна. Но вот при очень резком торможении (рис. 1) автомобиль бросает в сторону, может быть всего на полметра, или заносит и… авария. Она нередко возникает также из-за того, что при торможении колеса одной стороны машины оказались на льду, грязи или воде.
Рис.1
Что общего между названными случаями? Общее то, что колеса правой и левой сторон попали в разные условия по силам сопротивления движению. И, естественно, эти разные условия «провоцировали» занос или самопроизвольный разворот автомобиля, который водитель не всегда успевал вовремя скорректировать.
«Самозащита» против заноса
Все современные модели обязательно имеют два независимых контура в гидроприводе тормозов (см. статью). Для гарантии сохранения эффективности торможения, а значит, и безопасности, необходимо, чтобы при любых неисправностях работал тормоз хотя бы одного переднего колеса. По этой причине получила широкое распространение наиболее дешевая и простая из двухконтурных — диагональная схема раздельного гидравлического привода тормозов. Но переход на нее заставил конструкторов заложить «меры самозащиты» в геометрические соотношения параметров передней подвески и рулевого привода. Эта мера — отрицательное плечо обкатки.
Рис 2. Плечо обкатки: а – положительное, б – отрицательное. А, Б – центры шаровых шарниров передней подвески; В – точка пересечения условной оси «шкворня» с поверхностью дороги; Г – точка середины пятна контакта шины с дорогой.
Несколько слов о самом термине. Плечом обкатки (рис. 2) называют расстояние между точкой Г контакта шины с дорогой и точкой В. Она обозначает пересечение с дорогой продолжения воображаемой оси, проходящей через центры верхнего и нижнего шаровых шарниров двухрычажной передней подвески. Если отрезок ГВ расположен внутри колеи автомобиля (рис. 2а), его считают положительным. Если же благодаря определенному сочетанию размеров деталей в передней подвеске отрезок ГВ оказывается вне колеи, то плечо обкатки r считают отрицательным (рис. 2б).
Теперь посмотрим, что произойдет при торможении машины с диагональной раздельной схемой гидропривода тормозов. Предположим, что один из контуров (скажем, обслуживающий тормоза переднего правого и заднего левого колес) вышел из строя. При нажатии на педаль тормозятся переднее левое и заднее правое колеса (рис. 3). В точках контакта их с дорогой возникают тормозные силы, соответственно Fтп и Fтз.
Рис 3. Схема действия сил на автомобиль во время торможения при срабатывании лишь одного контура в раздельном диагональном приводе тормозов: Fтп — тормозная сила, приложенная к переднему колесу; Fтз — тормозная сила, приложенная к заднему колесу; Fи — сила инерции при торможении; К — величина колеи машины; Ми — момент от силы инерции, разворачивающий автомобиль.
Момент от силы инерции Fн, приложенной в центре тяжести ЦТ автомобиля на плече, равном половине колеи, станет разворачивать машину вокруг переднего левого колеса. Его лишь в небольшой степени будет нейтрализовать момент от силы Fтз, разворачивающий автомобиль в противоположном направлении вокруг заторможенного заднего правого колеса. Отдельно рассмотрим силу Fтп. Она значительно больше, чем Fтз (из-за перераспределения сцепного веса при торможении), поэтому для упрощения схемы действия сил условно будем считать, что тормозит только одно переднее колесо, и сила инерции разворачивает машину вокруг него. Но такая же примерно ситуация возникает при любой схеме, и даже если привод полностью исправен, но колеса одной стороны машины попадают при торможении на покрытие с малым коэффициентом сцепления (обледенелое, заснеженное, мокрое) или в случае разрыва на ходу шины одного из передних колес. Сохранить при этом заданное направление очень трудно, а иногда и невозможно. Кроме того, здесь управляемые колеса стремятся повернуться в ту сторону, где тормозная сила может быть реализована за счет более высокого коэффициента сцепления, резко увеличивая разворот автомобиля.
Обратимся к рис. 4. Управляемое колесо при торможении поворачивается относительно «шкворня», воображаемой оси АВ, под действием тормозной силы Fтп.
Усилие на руле снижено почти до нуля
При традиционном, положительном плече обкатки (отрезок ГВ на рис. 4а) возникает момент Мт, действующий в том же направлении, что и момент Ми, образованный силой инерции Fн на плече, равном половине колеи.
Рис 4. Действие сил и моментов на переднее левое колесо и автомобиль при торможении: а – при положительном плече обкатки; б – при отрицательном плече обкатки; Мт – дополнительный момент, возникающий при торможении. Остальные обозначения те же что и на рис. 3.
Если же сконструировать подвеску передних колес так, чтобы плечо обкатки получилось отрицательным (отрезок ВГ на рис. 4б), то произведение этого плеча на силу Fтп, приложенную в точке контакта Г колеса с дорогой, даст момент Мт, действующий в направлении, противоположном моменту Ми, и будет его нейтрализовать.
Во время сравнительных испытаний автомобилей с отрицательным и положительным плечами обкатки торможение производилось с начальной скорости 80 км/ч при отсутствии блокировки колес и отпущенном рулевом колесе. Один из контуров диагональной схемы привода при этом искусственно отключали. У модели с положительным плечом обкатки угол разворота относительно исходного направления движения составлял 140-160° при значительном боковом смещении. А модель с заложенным в конструкцию отрицательным плечом обкатки имела угол разворота в пределах 15-17°, то есть практически не отклонялась от первоначальной траектории. Это наглядное свидетельство несомненного преимущества отрицательного плеча обкатки при несимметричном торможении автомобиля.
Особенно интересны в этой связи и полученные на испытаниях данные о величине усилия или крутящего момента, которые необходимо приложить водителю к рулевому колесу, чтобы удержать машину на желаемой траектории при торможении. Момент на руле, необходимый для этого при положительном плече обкатки, достигает примерно 130 кгс*см, то есть при радиусе рулевого колеса 20-25 см водитель должен прикладывать усилие более 5-6 кгс. На автомобиле с отрицательным плечом обкатки момент на рулевом колесе в тех же условиях ничтожно мал и колеблется около нулевого значения. При этом корректировка траектории движения рулем не вызывает у водителя никаких трудностей.
Занос при торможении – в 10 раз меньше
Рис 5. Схематическое устройство передней подвески типа «Мак-Ферсон» автомобиля «Ауди-80» с отрицательным плечом обкатки, равным 18 мм.
Таков положительный эффект отрицательного плеча обкатки, который повышает безопасность за счет сохранения прямолинейной траектории при торможении или при попадании колес одной стороны на скользкий участок дороги.
А насколько большим может быть отрицательное плечо обкатки? Слишком большая его величина может привести к ухудшению стабилизирующих свойств рулевого управления, что придется компенсировать соответственно увеличением продольного наклона шкворня. Но такая «компенсация», в свою очередь, увеличит усилие на руле, что нежелательно. Поэтому у большинства машин величина отрицательного плеча обкатки колеблется в пределах от 2 до 10 мм, достигая в крайних случаях 18 мм (как сделано на «Ауди-80»). Другая крайность — модели с плечом обкатки, равным нулю («Мерседес-Бенц»).
Впервые отрицательное плечо обкатки было применено на переднеприводных американских автомобилях «Олдсмобиль-торонадо» и «Кадиллак-эльдорадо» в середине 60-х годов, а комбинация отрицательного плеча с диагональной схемой тормозных контуров впервые осуществлена на «Ауди-80» в 1972 году (рис. 5).
Преимущества подвески, обеспечивающей отрицательное плечо обкатки, оказались настолько очевидными и значительными, что почти все европейские и некоторые американские фирмы начали использовать такую конструкцию на своих новых моделях. Б. ФИТТЕРМАН, доктор технических наук А. ДИВАКОВ, кандидат технических наук («За рулем» №11, 1979) Источник
www.drive2.ru
Подвеска. Ликбез. Часть III. — DRIVE2
Некоторые мысли по поводу подбора кинематических характеристик подвесок и рулевого управления. Небольшая ремарка. Судя по комментариям к первым двум частям – есть сомнения в доступности информации для понимания в ранее предложенном формате. Я имею в виду то, что сложность вопросов, связанных с кинематикой подвесок, на порядок (а может на два или три) выше, чем, например, подбор упруго-демпфирующих характеристик. Если характеристики жесткости (вертикальной, угловой), а так же, скоростные характеристики амортизаторов подобрать или рассчитать, в принципе, не сложно, то для расчета кинематических характеристик требуются специальные программы прикладного характера, мало того, большой набор исходных данных, доступ к которым весьма ограничен (координаты кинематических точек подвесок и рулевого управления возможно получить только у производителя). А самая главная сложность – в интерпретации результатов расчетов (приоритеты, взаимосвязи, диапазоны варьирования, влияние, в конечном счете, на ездовые качества). Поэтому. Все мысли, в виде тезисов (без технического анализа), преследуют одну, чисто информативную цель – какие параметры следует учитывать, и что более важно, что менее. И так, начну. Характеристика рулевой трапеции – в идеальном случае удовлетворяет выбор, так называемого, «условия Аккермана», позволяющего геометрическое обкатывание колеса без бокового скольжения, что на практике труднодостижимо. Поэтому, из условий минимизации сопротивления качению и износа шин, склонности к недостаточной поворачиваемости (в той или иной степени) выбирается, так называемая, обратная характеристика по Аккерману – внутреннее колесо в повороте поворачивается на больший угол, чем наружное. Прямая характеристика по Аккерману применяется редко, в основном, в автоспорте — например, в ралли-рейдах (внутреннее колесо в повороте поворачивается на меньший угол, чем наружное – происходит дополнительно «подгружение» осевой блокировки за счет еще большего перераспределения нагрузки на наружное колесо, в итоге, избыточная поворачиваемость, лучше проходимость). Одной из наиболее важных кинематических характеристик, оказывающих существенное влияние на показатели управляемости и устойчивости, является характеристика изменения схождения. Эластокинематика передней подвески и рулевого управления подбирается таким образом, чтобы достичь, во-первых, отрицательное изменение схождения при действии боковой нагрузки (пределы 0 … — 6 ́/100 кг), во-вторых, отрицательное изменение схождения при ходе сжатия (пределы — 3 … — 6 ́/см, ВАЗ-2108, на этапе доводочных работ = — 4,2 ́/см). Из-за нелинейности характеристик, указанные значения приведены для статического положения подвески. При «вялом» руле (реакции на поворот руля), в отдельных случаях, может быть использовано положительное изменение схождения (например, VW-Passat: +0,5 ́/см), которое в динамике может быть проблемным. В любом случае, характеристика изменения схождения в значительной степени влияет на реакцию (на поворот руля) и должна быть, однозначно, согласована со свойствами применяемых шин. Для информации, скорость изменения схождения по ходу на спортивных подвесках (только для тех, которые рассчитывал лично): ВАЗ-21083-49 (№ А – 5345) = — 1,5 ́/см, ВАЗ-21083-59 (кольцо) = + 0,5 ́/см, ВАЗ-21103-79 (кольцо) = + 1,0 ́/см, ВАЗ-21103-89 (кольцо) и ВАЗ 2112 (ралли) = + 1,5 ́/см. В противоположность передней подвеске задняя подвеска, с одной стороны, из условия недостаточной поворачиваемости, должна НЕ иметь изменения схождения, либо иметь изменение его в положительную сторону при действии боковых сил, с другой, из условий стабильности при прямолинейном движении, кинематическое изменение схождения (при ходах сжатия) не приемлемо. Теперь об изменении развала. Характеристика второстепенна, в сравнении с предыдущей (к слову, радиальные шины реагируют на изменение развала и схождения в соотношении, примерно, 1 : 6). В идеале, при всех состояниях автомобиля шина должна, по возможности, находиться в вертикальном положении к дороге. Это, в идеале. Следует иметь в виду, что, в динамике, отрицательный угол развала повышает боковую устойчивость. Кроме этого, большинство легковых автомобилей, при максимальном боковом ускорении, имеют угол поперечного крена порядка 6 . ̊ Полная кинематическая компенсация этого изменения развала, зачастую, невозможна, т. к. из условий стойкости и износа протектора шины конструктивно обеспечивается развал в интервалах: — при максимальной нагрузке – до 2 ̊, — при максимальном ходе сжатия – до 4 ̊. Для задней подвески в отношении изменения развала, в принципе, справедливо всё, что упомянуто для передней. На практике же, на полузависимой задней подвеске (типа 2108 – подвеска на связанных рычагах), как при разноименных ходах, так и при действии боковой нагрузки, имеет место отрицательное изменение и схождения, и развала, что, в свою очередь, создает «подруливающий» эффект и изменяет поворачиваемость (в разной степени) в сторону избыточной. Обычно, это не является существенным недостатком, с которым не стоит мириться. Но иметь его в виду – необходимо. Стабильность прямолинейного движения, а так же, информативность рулевого управления (как производное от усилия на руле), в значительной степени, определяются величиной плеча стабилизации. Значение параметра, обычно, укладывается в диапазон 0 … 35 мм. Отмечу, из-за того, что шина имеет шинное плечо (частично зависящее от скорости движения) порядка 30 мм, то даже при плече стабилизации, равном 0 мм, все еще, имеет место определенная стабильность прямолинейного движения. Плечо стабилизации определяется продольным углом наклона оси поворота (caster). При больших углах продольного наклона можно частично уменьшить плечо стабилизации за счет «выноса» центра колеса. Вот, для примера, как я решил проблему усилия на руле (на тот момент, 1993 год, не было на ВАЗе рулевого управления с усилителем для «восьмерки») при Caster-е в 5 ̊(спортивная подвеска 21083-49, омологация FIA № А – 5345).
«Вынос» — 14 мм, плечо стабилизации без «выноса» ~ 25 мм, с учетом «выноса» ~ 13,5 мм. Но, при этом значительно увеличился ход компенсатора в приводах, из-за чего пришлось уменьшить хода рейки РМ (на 20 мм). Но, это я так, отвлекся. Посредством большого продольного угла (до 10 ̊) можно достигнуть того, что при повороте колес происходит нарастание отрицательного угла развала (на наружном колесе, на внутреннем, наоборот – положительного). Однако, это повышение боковой устойчивости, с другой стороны, может привести к тому, что рулевое управление может стать «неспокойным». Несколько слов относительно поперечного угла наклона оси поворота. Обычно это конструктивно выбранный параметр, в основном, определяющий величину плеча обката (определяющее влияние на управляемость и устойчивость при торможении). Общепринятые величины – 4 … 15 ̊. Большие значения характерны для McFerson, из-за компоновочных особенностей, а так же, для реализации отрицательного плеча обката. Отрицательное плечо обката (до ~ 20 мм) дает значительный эффект во время торможения при различных коэффициентах сцепления на правом и левом колесе, и при «обрыве» одного из тормозных контуров (при диагональной схеме). Прервусь на этом. Продолжу позже, про другие аспекты при подборе кинематических характеристик подвесок. (При условии, что интерес к теме еще останется). Все еще надеюсь, что был, хоть чем-то, полезен.
www.drive2.ru
Борьба за управляемость — СеАЗ Ока, 0.7 л., 2006 года на DRIVE2
Думаю, в деле улучшения ходовых качеств сделано и достигнуто уже достаточно, чтобы можно было назвать это результатом и отчитаться.
Для начала напомню с чего я начинал. В стоковой конфигурации управляемость Оки на асфальте можно назвать неплохой (по крайней мере в окологражданских режимах), но вот на скользких покрытиях — просто мрак. По заснеженной дороге разогнаться больше 80 было малореально. Машина категорически не хотела ехать мордой вперед, плавая вправо-влево обеими осями попеременно и заставляя водителя постоянно сучить рулем в попытках удержать ее на дороге. "Спинномозговое чувство" отсутствовало полностью, в поворотах заносы непредсказуемо чередовались со сносами. Относительная стабильность появлялась только при почти полностью вывернутых в сторону поворота колесах: так, играя газом, можно было получить управляемое "ипподромное" скольжение. Но, понятное дело, для пологих скоростных дуг этот метод не годится, а на обычных дорогах большинство поворотов как раз такими дугами и представлены. Таким образом зимняя езда получалась весьма утомительной, что для специальной, по задумке, зимней машины — ни в какие ворота.
Первым делом, если помните, я приложил руки к задней подвеске. Добавление отрицательного развала и положительного схождения задним колесам улучшило "прямодержание" на асфальте, но на мотыляние в снегу никак не повляило. Дальше я приварил раскосы между площадками пружин и поперечиной балки и получил очень хороший результат: в снегу все еще было не очень стабильно, но на обледеневшем асфальте мотать перестало практически полностью. И на политом жижей тоже — в общем на тех покрытиях, которые 90% времени бывают зимой на московских и подмосковных дорогах. Жить сразу стало намного легче, тем не менее назвать управляемость надежной или приятной язык не поворачивался. Следующей ступенькой стало изготовление распорки передних чашек, привязка к ней дополнительной поперечной опоры движка и внедрение в переднюю подвеску амортизаторов с классической характеристикой, более жестких на сжатие. Напрямую это на рулежке мало отразилось, но все же внесло важный вклад. С одной стороны, улучшило "спинномозговое чувство" машины, а с другой позволило быстро подгружать переднюю ось сбросом газа — что ранее было проблематично из за большого количества разной "резины" между движком и колесами.
Дальше был перерыв: летом Оца в основном дремала у забора, а с приходом холодов вопрос управляемости снова встал во весь рост. И началась следующая серия. С самого начала странные ощущения на руле намекали что в передней подвеске тоже присутствует какая-то лажа — и вот, наконец, я туда залез. Внимание на себя обратили две странности: недостаточный угол Аккермана и отрицательное плечо обкатки колес. В сумме это дает весьма неприятную характеристику рулевого управления. В околонулевой зоне руль дискомфортно острый и с каким-то непонятным "натягом", который сложно назвать обратным усилием: не ощущается стабильного нуля, на волнах асфальта машина периодически пытается сама куда-то рулить, потягивая руль то вправо, то влево. А при отклонении больше чем на четверть оборота баранка резко становится "пустой": из за сбитого аккермана колеса переходят в режим частичного проскальзывания. На подземных парковках с гладким покрытием машина в такие моменты громко пищит резиной, а если остановиться и выйти наружу — видно что передние колеса поворачиваются практически на один угол. По той же причине не работает обычный переднеприводный зимний финт с разворотом на месте на ручнике: из за недостаточного выворота внутреннее колесо тащит не вбок, а вперед. В результате едем прямо, волоча задние колеса.
Ну и последний косяк — диагональный переезд снежных брустверов между рядами во время снегопада. У большинства машин плечо обкатки положительное и в момент переезда увеличившееся сопротивление качению тянет руль в сторону препятствия, т.е. в направлении куда тебе надо попасть. То же происходит и с задним колесом — за счет податливости сайлентблоков подвески и в намного меньших масштабах. То есть в момент переезда бруствера ты ощущаешь сначала короткий рывок в сторону нужного ряда, а потом такой же в другую сторону — когда переезжает другая сторона. Тут надо слегка приналечь на руль, но в целом ничего неприятного не происходит.
Когда плечо обкатки отрицательное, то возросшее сопротивление, наоборот, отталкивает колесо от бруствера! В то же время заднее колесо ведет себя как обычно — то есть рулит в сторону перестроения. В результате, в момент переезда машина совершает некое сложное телодвижение, во время которого твой вестибулярный аппарат вопит, что тебя сейчас выставит поперек дороги! Короткая база и невесомая корма все это дело сильно усугубляют — в общем при езде в таких условиях тонус очка не падает в течение всей поездки. Да и реально можно выставиться в один прекрасный день, я думаю. Особенно если заносы отруливать не умеешь.
Загнал машину на яму, натянул нитки.
Имеем вылет сошки всего на 5мм меньше чем нужно — и это сильно облегчает дело, ничего не надо гнуть. Берем 2мм шайбу, подкладываем под задний болт сошки — и получаем нужный угол Аккермана.
Идем далее. Величину плеча обкатки нагуглил в интернете: -10мм, именно на столько надо выставить колеса наружу. Магазинама ходи… Залупа рыло получай. Есть проставки 5мм, есть 15мм, 10 нету. И ни одной под три шпильки, разумеется. Прикинул член к носу — две по 15мм получаются дешевле чем четыре по 5мм, а дальше я их на токарнике… Так и сделал. Потом досверлил две дырки в нужных местах и заимел таким образом пару универсальных проставок Ока \ Зубило.
5мм проставки бывают такие, что даже досверливать ничего не нужно, там и так дофига всяких отверстий. Единственный минус — нет центровочного выступа. Нужен ли он? Не знаю, не факт.
Крепеж, на первый вгляд, выглядит стремно, но на самом деле витков на десять гайки навернулись. Если вспомнить что в любой резьбе вся нагрузка держится на первых трех — думаю, этого достаточно. В будущем можно будет нивские шпильки внедрить, они на 4мм длиннее. Кстати, если кто собирается переходить на 4 шпильки и 13 дюймов, то им стоит знать что диски от классики имеют вылет 29 против окушных 40, т.е. тот же самый результат будет достигнут без всяких проставок.
Самый заметный результат затеи с проставками — машина теперь вид имеет :). С узенькой передней колеей смотрелась откровенно убого, а теперь — орёль! :) Также пропала аномальная резкость на малых отклонениях руля, а при переезде снежных брустверов… Нет, не буду говорить что никуда не тянет — для этого нужна машина потяжелее :). Тянет случайным образом то туда, то сюда, то есть плечо обкатки успешно обнулилось и на поведение машины влияют только снежные неровности. Дополнительный бонус — можно на ходу влететь одной стороной в сугроб и он не будет пытаться тебя засосать и развернуть. То есть в сторону сугроба конечно тянет — за счёт разности сопротивления по сторонам, но несильно и равномерно всю машину. Руль из рук не рвет, его в этот момент можно даже отпустить, а для выхода из сугроба достаточно просто повернуть его в сторону дороги, лишь с небольшим превышением обычного усилия.
Что же до общего впечателения от этого этапа хирургического вмешательства — блин, другая машина!
Прежде всего — теперь я понимаю почему на Оке штатно кривой аккерман. С нормальным машина начала совершенно шикарно уходить в занос под легкий сброс газа и качок руля.
Рис 1. Поведение автомобиля (он сзади) с положительным плечом обкатки когда колеса одной стороны попадают на скользкую поверхность или когда срабатывает лишь один из контуров раздельного диагонального привода тормозов.
Рис 2. Плечо обкатки: а – положительное, б – отрицательное. А, Б – центры шаровых шарниров передней подвески; В – точка пересечения условной оси «шкворня» с поверхностью дороги; Г – точка середины пятна контакта шины с дорогой.
Рис 3. Схема действия сил на автомобиль во время торможения при срабатывании лишь одного контура в раздельном диагональном приводе тормозов: Fтп — тормозная сила, приложенная к переднему колесу; Fтз — тормозная сила, приложенная к заднему колесу; Fи — сила инерции при торможении; К — величина колеи машины; Ми — момент от силы инерции, разворачивающий автомобиль.
Рис 4. Действие сил и моментов на переднее левое колесо и автомобиль при торможении: а – при положительном плече обкатки; б – при отрицательном плече обкатки; Мт – дополнительный момент, возникающий при торможении. Остальные обозначения те же что и на рис. 3.
Рис 5. Схематическое устройство передней подвески типа «Мак-Ферсон» автомобиля «Ауди-80» с отрицательным плечом обкатки, равным 18 мм.
