Введення розвал - сходження (wheels-alignment)
Невеликі регулювання, які можуть бути проведені в Вашому гаражі (якщо звичайно там рівний і горизонтальну підлогу) з мінімумом витрат часу, допоможуть поліпшити керованість автомобіля.
Природно, більшість власників хочуть, щоб автомобіль добре їхав і управлявся. З одного боку завдання поняття «їхати» більш-менш зрозумілі для всіх, а з іншого боку рішення, що усувають недоліки керованості, представляються як результат «чорної магії».
Візьмемо, приміром, два ідентичних кит-кара, куплених і зібраних двома різними людьми і настроюються ними на свій розсуд. З величезною ймовірністю керованість обох автомобілів буде помітно відрізнятися. Автомобілі все ще будуть відповідати специфікації, але якщо настройки проводяться без ясного розуміння, що в результаті треба отримати і що сприяє поліпшенню керованості, врешті-решт, приведуть до створення просто небезпечного автомобіля. І не треба після цього звинувачувати виробника.
Як правило більшість кит-карів поставляються з усім необхідним обладнанням, багато хто припускає наявність регульованої та замовною підвіски. Але наявність можливості налаштувати підвіску і відсутність знань, як це зробити, призводить часто до гірших результатів.
На багато спортивні автомобілі і кит-кари встановлюються деталі серійних машин. В одних випадках використовується один автомобіль-донор, чиї деталі безпосередньо встановлюються на спортивний зразок. Такий підхід з точки зору керованості призводить до зростання компромісних рішень. В інших випадках є кілька автомобілів-донорів, оскільки конструктори і виробники спортивного автомобіля хочуть встановити найбільш підходящі, з їх точки зору, деталі. Природно, до уваги беруться і питання вартості виробів.
Деякі автомобілі створені для кільцевих трас, деякі для треку, деякі для обох випадків. На чисто трекові автомобілі, зі зрозумілих причин, часто встановлюють кращі деталі, які можна купити за гроші. Автомобілі для кільця і для треку не так близько пов'язані між собою, як це прийнято думати. Рішення про призначення автомобіля потрібно прийняти відразу, щоб зберегти час і гроші, викинуті на установку абсолютно невідповідних деталей і зайві регулювання.
Найпростіші кит-кари грунтуються на конструкції з переднім розташуванням двигуна і задньому приводі з залежною задньою підвіскою. Задня підвіска може бути також незалежною. Деякі версії кит-карів, наприклад Westfield, випускаються в обох варіантах. Є багато за і проти для застосування цих двох схем підвісок: залежна підвіска легша, але іноді створює проблеми з керованістю. Незалежна підвіска важче, але зазвичай краще передає тягу і сприяє поліпшенню керованості.
На деяких версіях автомобілів двигун встановлюється в середині колісної бази, привід здійснюється на задні колеса і встановлюються обидві незалежних підвіски. Таких автомобілів відносно мало, оскільки вони дорожчі у виготовленні, але все ж вони є, хоча їх керованість не завжди так хороша, як можна було б очікувати.
По суті, спортивні автомобілі повинні мати кращу керованість і виконання, ніж більшість звичайних машин (мета, в наші дні не так легко досяжна, коли серійні автомобілі виключно добре «тримають дорогу»). Підвіски різних автомобілів мають різну конструкцію, однак, головна мета залишається незмінною, тобто забезпечити керованість автомобіля якнайкраще в заданих межах вартості і очікуваного комфорту. Головним завданням підвіски є забезпечення безвідривного руху колеса по дорожньому покриттю, у всіх умовах руху. При цьому бажано досягти однакового розміру плями контакту всіх шин з дорогою (правильного розподілу ваги автомобіля по колесах).
Багато автомобілів (включаючи популярні спортивні версії) використовують деталі інших автомобілів, що випускаються і, хоча це зрозуміло з точки зору вартості, ці деталі не завжди повністю підходять для призначених цілей, але доводиться йти на компроміс.
Поради та рекомендації, розглянуті в цій книзі, слід віднести до автомобілів і кит-карів, швидкість яких не перевищує 210 км / ч.
Іноді вдається досить задовільно налаштувати автомобіль самостійно. Однак, рівень осмислення, що треба робити з автомобілем і усвідомлення причин його поведінки і проблем, що їх викликають, дають основу для введення коректних змін, неминуче призводять до бажаного результату. Проблеми керованості можуть іноді здаватися нерозв'язними, але завжди логіка і інформація, що приводиться в даній книзі, допоможуть Вам відмовитися від думки, що налаштування підвіски відноситься до «чорної магії». Ідеї рішень і процедури виконання, описані в пропонованій книзі, прості, ефективні і не тягнуть за собою значних матеріальних витрат. Пам'ятайте, що простота часто краще рішення.
Основою акуратною настройки геометрії підвіски будь-якого автомобіля є проведення вимірювань всіх змінних величин від однієї опорної точки. Це перш за все означає необхідність підготовки площині вимірювань (статі). Пол повинен бути горизонтальним і абсолютно плоским і на 1 метр ширше і довше габаритів автомобіля. Провести правильні вимірювання і потім відрегулювати підвіску без виконання зазначених вимог неможливо. Відхилення поверхні підлоги від площини не повинне перевищувати 1 мм по всій поверхні. Ця вимога може виглядати дуже суворим, проте звичайні бетонні підлоги можна виконати з вказаною точністю на набагато більшому просторі, ніж потрібно для зони вимірювань. Бетонна підлога, підданий при укладанні додаткової обробки, може бути ідеально рівним. Якщо підлога вже покладений, приведення його у порядок зажадає додаткових зусиль: в середньому відхилення від площини у бетонних підлог досягає 3 мм, що не відповідає вимогам до точності вимірювань. При цьому можливо реально провести регулювання підвіски з достатньою точністю, проте не можна отримати автомобіль «без плямочки». Будь-пол, або частина підлоги, на горизонтальність можна перевірити за допомогою будівельного рівня. Вирівняти підлогу по горизонту можна без особливих витрат з допомогою самовирівнюється компаунда, що продається в будівельних магазинах. Зазвичай цей компаунд використовується для вирівнювання підлоги до укладання кахлю і в більшості випадків не призначений для пересування по ньому автомобіля, однак якщо підкладка статі досить міцна, його застосування виправдане, крім того, користуватися компаундом може будь-яка людина.
Причина застосування компаунда лежить в його жидкотекучести. Поверхня, яку потрібно вирівняти, огороджують невеликий опалубкою і потім заливають компаунд. Поверхня компаунда розташовується по горизонту і до застигання стає абсолютно гладкою. З міркувань міцності мінімальна товщина компаунда повинна бути більше 3 мм. підготовлений таким чином підлогу може прослужити кілька років.
Можна провести регулювання автомобіля «на стороні», в приміщенні задовольняє зазначеним умовам, що також створює певні незручності, але вам не доведеться витрачати час і гроші на підготовку статі у власному гаражі.
Якщо роботи, пов'язані з регулюванням підвіски, проводяться регулярно, ділянка підлоги, де проводяться регулювання (перевірений на горизонтальність і площинність), зазвичай позначають по периметру фарбою. Ця зона по можливості не повинна використовуватися для робіт, не пов'язаних з регулюваннями підвіски, включаючи зберігання автомобіля.
Треба чітко собі уявляти, що всі виміри і перевірки, пропоновані в цій книзі, повинні проводитися в зазначених вище умовах. Порушення цих обов'язкових вимог призведе до помилок, які відіб'ються на керованості автомобіля.
Зауважимо, що проходять в книзі посилання на «точки вимірювання шасі і підвіски» означають ті місця автомобіля, в яких кріпляться важелі підвіски. Чи не робиться відмінності між рамною конструкцією і несучим кузовом.
терміни та визначення
Є кілька загальних термінів, які часто застосовуються при обговоренні питань регулювання підвіски. До цих термінів відносяться позитивний і негативний розвал коліс (camber), поздовжній нахил осі повороту колеса (castor або caster), кут нижнього важеля, кут верхнього важеля, позитивне і негативне сходження коліс. Ці терміни потрібно знати і розуміти. Нижче наведемо коротке визначення кожного терміна і, по можливості, їх вплив на керованість.
недостатня обертальність
Автомобіль повертає в право з креном кузова. Внутрішнє колесо (А) має нульовий розвал, зовнішнє колесо (В) має 2 градуси негативного розвалу: це ідеальний випадок, але важко досяжний.
Цей термін застосовний в умовах автомобілем під час руху і, особливо, при проходженні поворотів. Три події можуть статися з лівим переднім колесом при повороті вправо:
- статичний розвал не зміниться
- збільшиться негативний кут розвалу
- негативний розвал перейде в позитивний (до двох-трьох градусів у важкому повороті)
Природно, те саме відбувається з правим колесом в лівому повороті. Оскільки крен кузова змінює геометрію підвіски, бажано щоб колесо в повороті мало від 1 градуса негативного розвалу до 2 градусів позитивного. Якщо динамічний розвал виходить за вказані межі, потрібне введення коректувань, навіть якщо керованість залишається цілком задовільною. До зазначених величинам динамічного розвалу потрібно прагнути при конструюванні підвіски. Праве колесо в правому повороті в ідеалі повинно мати нульовий динамічний розвал. На практиці, найбільш часто зустрічається варіант, коли праве переднє колесо має невеликий негативний розвал (або, що гірше, дуже великий негативний розвал: до 8 °, що неможливо).
Отже, якщо автомобіль проходить крутий правий поворот на максимально можливій швидкості ліве переднє колесо може мати розвал від мінус одного до плюс шести градусів, в той час як в ідеальному випадку розвал повинен бути обмежений діапазоном від мінус одного до плюс двох градусів.
У тій же ситуації праве переднє колесо може мати розвал від нуля до мінус восьми градусів. В ідеалі це колесо має мати розвал від нуля до мінус двох градусів (нульовий розвал отримати дуже важко, а негативний о восьмій градусів свідчить про сумний стан справ).
Основна причина необхідності мати можливість регулювати розвал в тому, щоб забезпечити правильний контакт шини з дорогою, при зміні навантаження на колеса при проходженні поворотів. Положення шини стає особливо важливим у важких поворотах. При позитивному розвалі більше п'яти градусів шина лівого переднього колеса в правому повороті намагається провернутися на диску, що погіршує керованість. Якщо в цей же час внутрішнє колесо має негативний розвал, так що пляма контакту становить тільки 30% від максимально можливого, автомобіль буде себе вести не так, як якщо б він мав недостатню обертальність. Частково секрет хорошого динамічного розвалу розкривається в правильному виборі позитивного подовжнього нахилу осі повороту.
Позитивний кут поздовжнього нахилу осі повороту (Positive Castor)
Позитивний кут поздовжнього нахилу осі повороту (X). Точка (А) відповідає центру кульового шарніра верхнього важеля, Точка (В) відповідає центру кульового шарніра нижнього важеля. «З-С» - вертикальна вісь.
Кут поздовжнього нахилу осі повороту вважається позитивним, якщо її верхня частина відхилена до заднього мосту. Колісна маточина (поворотний кулак) кріпиться до важелів підвіски через кульові шарніри. Ефективний кут поздовжнього нахилу визначається як кут між вертикаллю і лінією, що проходить через центри шарнірів поворотного кулака. Діапазон позитивного поздовжнього кута нахилу осі повороту знаходиться в межах від 4 ° до 8 °. Кути, менше 4 ° не роблять ніякого помітного ефекту. Кути, більше 8 ° встановлювати не має сенсу. Регулювання завжди потрібно починати з малих кутів з початковим кроком в один градус: зі збільшенням кута поздовжнього нахилу кермо стає все більш «важким», годі було й проводити регулювання в зворотному порядку від 8 ° до 4 °.
Вплив кута поздовжнього нахилу осі повороту проявляється в зміні розвалу коліс (на одному колесі розвал збільшується, на іншому зменшується, в залежності від напрямку повороту колеса). Додатково поздовжній нахил осі повороту призводить до стабілізації курсової стійкості автомобіля. Чим більше кут поздовжнього нахилу, тим більше приріст кута розвалу досягається при одному і тому ж повороті рульового колеса. Отже, зміна кута поздовжнього нахилу осі повороту є хорошим методом зміни розвалу при проходженні поворотів. Наприклад, для автомобіля, що робить правий поворот, ліве переднє колесо збільшує негативний розвал, в той час як праве колесо негативний розвал втрачає (тут ми не візьмемо до уваги крен кузова).
Нагадаємо, що поздовжній і поперечний кути нахилу осі повороту дуже тісно пов'язані між собою. Кожен з них вносить свій внесок у зміну розвалу коліс при повороті рульового колеса. Великий кут поперечного нахилу спільно з великим кутом подовжнього нахилу при проходженні повороту призводять до збільшення розвалу навантаженого колеса і зменшення розвалу розвантаженого колеса. Ми можемо знайти таку комбінацію кутів поздовжнього і поперечного нахилу осі повороту, яка призведе до необхідної динамічної геометрії підвіски. Так, поворотний кулак з невеликим кутом поперечного нахилу осі повороту може вимагати введення великого кута поздовжнього нахилу.
Спочатку встановимо невелике позитивне поздовжній кут нахилу осі повороту (наприклад, в три градуси), при цьому негативний розвал не достатній для правильної установки шини в важкому повороті. Потім з кроком в один градус будемо збільшувати поздовжній нахил (одночасно на обох колесах) до отримання бажаного контакту шини з дорогою.
Дуже важливо. щоб кути поздовжнього нахилу осі повороту були рівні з обох сторін автомобіля (виняток становлять трекові автомобілі, що їдуть по трасі з односторонніми поворотами).
Кут поперечного нахилу осі повороту (King Pin Inclination KPI)
Кут (А) поперечного нахилу осі повороту, сформований вертикальною віссю «У-У» і лінією центрів шарнірів «С-С» поворотного кулака. Ось маточини «D-D» перпендикулярна осі «В-В».
Хоча сучасні автомобілі не мають поворотного шворня як такого, конструкція поворотного кулака така, як ніби шкворень є і має свої кути поздовжнього і поперечного нахилу. Справжній шкворень, навколо якого обертається колесо, застосовувалися на нерозрізних мостах досить давно. Багато творців гоночних автомобілів, призначених для гонок по овальному треку, все ще застосовують нерозрізну балку переднього моста і, відповідно, встановлюють справжній шкворень. Така конструкція має в цьому додатку деякі переваги перед іншими типами підвіски, хоча і є «старомодною». Отже, хоча шкворня як такого може і не бути, терміни поздовжній і поперечний нахили шкворня все ще залишаються в вживанні.
Примітка перекладача: наведені міркування про термінологію актуальні в англійському оригіналі. В англомовній літературі по автомобілебудуванню термін «king pin inclination» (поперечний нахил шворня) отримав законне скорочення KPI, яке ніхто не збирається змінювати. Ми ж в перекладі відмовилися від термінів «поздовжній нахил шворня» і «поперечний нахил шворня», замінивши їх на терміни «поздовжній нахил осі повороту колеса» і «поперечний нахил осі повороту колеса» відповідно.
Зокрема, поперечний нахил осі повороту визначає статичний розвал коліс.
Оскільки поперечний нахил щодо важко регулювати, зазвичай для регулювання динамічного розвалу застосовується зміна поздовжнього кута осі повороту.
Ударне управління (Bump Steer)
Основна вимога для підвіски, в якій відсутня ударне управління, це те, що опори важелів підвіски «А» і «С» і шарнір рульової рейки «В», розташовуються на одній лінії (колеса в положенні прямолінійного руху). Центри кульових шарнірів маточини під установку верхнього і нижнього важелів підвіски і кермової тяги повинні бути встановлені, як показано на малюнку (то ж в горизонтальній площині).
Ударне управління виникає, коли одне або обидва передні колеса змінюють своє сходження під дією нерівностей дороги. Це призводить до втрати курсової стійкості автомобіля ( «виляння») при нерухомому рульовому колесі. Проблеми ударного управління можуть бути майже завжди усунені регулюваннями геометрії підвіски або модифікацією окремих компонентів.
Ударне управління може дати невелике поліпшення в проходженні поворотів, пов'язане зі зменшенням сходження внутрішнього колеса (має місце крен кузова і зависання колеса). На зовнішнє колесо додаткового впливу не виявляється. Що потрібно змінити в підвісці з невеликим ступенем ударного управління (яке не можна повністю усунути)? В цьому випадку краще перевести зміна сходження коліс через ударного управління на момент нижнього положення важелів підвіски, ніж на момент їх верхнього положення. Якщо не вдається усунути ударне управління простим зміною місця приєднання рульової тяги, то треба, принаймні, зробити так, щоб цей ефект працював на вас, а не проти вас.