Глава 3: Регулировки 

3.1 Развал

Во-первых, положительный развал никогда не используется, только отрицательный. Отрицательный развал необходим, потому что когда автомобиль входит в поворот, он испытывает крен шасси, который увеличивает угол развала колес. Также, поскольку большинство резиновых шин являются достаточно гибкими, они немного деформируются в направлении центра поворота. Если автомобиль не имеет отрицательного развала, тогда только внешний край и боковина шины будут касаться земли, что неблагоприятно сказывается на сцеплении. Величина сцепления колеса увеличивается с увеличением поверхности контакта, так что идеальной ситуацией будет, когда колесо все время стоит перпендикулярно к поверхности земли и не деформируется при больших боковых нагрузках. К сожалению, это не наш случай. Большую часть времени нам необходимо искать наилучший компромисс. Проблема в том, что если вы хотите получить максимальное ходовое сцепление, вам необходимо установить развал в 0 градусов, а если вы хотите получить максимальную эффективность прохождения поворотов, то вам необходимо установить отрицательный развал в несколько градусов, в зависимости от жесткости подвески и каркаса шины. Так что вы не можете получить оба преимущества, но можете попытаться получить наилучший компромисс. Наиболее простым путем является установить развал так, чтобы шины изнашивались равномерно по всей поверхности, в этом случае вы можете быть уверены, что потенциал каждой части поверхности использован по максимуму. Имейте в виду, что автомобиль с очень мягкой подвеской и небольшим приростом развала будет нуждаться в большем отрицательном развале, чем автомобиль с очень жесткой подвеской и большим приростом развала. Однако , в очень ухабистых условиях будет выгодно использовать больший развал, чем это необходимо для равномерного износа шин. Избыточный развал стабилизирует автомобиль при прохождении больших ухабов и снизит риск зацепления за выбоины и переворачивания.

Развал также может быть использован как регулировка для достижения желаемого эффекта управления, но я определенно не рекомендую это делать: неоптимальный развал всегда снижает сцепление, что неизбежно замедляет автомобиль.

3.2 Кастер

Кастер будет вызывать избыточный развал на передних колесах при их повороте, поднимая переднюю часть автомобиля вверх. Этот эффект подъема является тем, что вызывает у передних колес тенденцию выпрямляться, когда отсутствует усилие поворота: когда колеса направлены прямо вперед, шасси находится в самом нижнем положении, и поворачивание колес требует некоторого усилия для поднятия автомобиля вверх. Когда усилие поворота снимается, сила тяжести будет возвращать колеса в их нормальное положение. Чем больше угол кастера и тяжелее автомобиль, тем сильнее будет этот эффект. Также, чем больше угол кастера, тем больше различие в развале, вызванное поворотом колес. Это изменение развала предназначено для компенсации крена шасси и деформации шин при прохождении поворотов. Поэтому, большой кастер обеспечивает более высокую поворачиваемость в высокоскоростных поворотах, в которых крен шасси более выражен, и во время входа в повороты. Это также сделает автомобиль более устойчивым в ухабистых условиях, стабильность на прямых участках будет также улучшена. Небольшой угол кастера обеспечит более высокую поворачиваемость в низкоскоростных поворотах и меньшую при входе в поворот.

Отметьте, что угол кастера не всегда постоянен. Автомобили с двойными поперечными рычагами подвески, когда поперечные рычаги подвески не параллельны друг другу, будут испытывать изменение в угле кастера при сжатии или растяжении подвески. Если нижний поперечный рычаг подвески имеет меньший кик-ап, чем верхний поперечный рычаг подвески, угол кастера будет уменьшаться при сжатии подвески, например, когда автомобиль поворачивает или тормозит. Это называется "реактивный кастер".

3.3 Угол схождения

Оба передних колеса пытаются тянуть автомобиль в боковую сторону. Они не могут сделать этого, так как на противоположной стороне существует равная, но противоположная по направлению сила, но пытаются это сделать. Эти силы отображены зелеными стрелками. Поэтому колеса не указывают в направление, в котором они движутся (белая стрелка). Это создает угол бокового увода, как это было объяснено в главе 1.

Поэтому, в теории, автомобиль никуда не сдвигается. Но это неустойчивая ситуация: предположим, что автомобиль попадает на небольшой ухаб на одной стороне или он немного поворачивает. Это будет увеличивать нагрузку на одно из двух передних колес. Увеличенная нагрузка означает увеличение сцепления, поэтому колесо может тянуть на сторону немного сильнее. В случае небольшой коррекции управления, сила на другой стороне также становится меньше, из-за переноса веса, не вызванного ухабом. Поэтому вы заканчиваете с одним колесом, тянущим сильно в одну строну, и другим колесом, тянущим в другую сторону, но не настолько сильно. В результате, две силы больше не компенсируют друг друга, появляется результирующая сила, которая поворачивает автомобиль. Это плохая новость, так как это будет в свою очередь вызывать перенос веса, ухудшая проблему. Водитель может попытаться исправить это путем контр-руления, но если это сделано несовершенно, вы закончите с таким же эффектом в противоположном направлении. Это может заставить автомобиль вилять со стороны на сторону или, в худшем случае, вызовет рыскание по курсу.

Расхождение приводит к нестабильности, поэтому нет смысла использовать его сзади вашего автомобиля, это сделает его неуправляемым. Но спереди есть стабилизирующий эффект кастера. Поэтому иногда небольшое расхождение используется спереди, пока автомобиль имеет достаточный кастер, нестабильность на прямой не будет являться проблемой. Эффект неустойчивости будет однако заметен при входе в повороты. Вход в повороты будет более непосредственным и более агрессивным.

Сзади автомобиля используется некоторая величина схождения. Это также будет создавать две противостоящие силы, но на этот раз это будет устойчивая система. Если по некоторой причине одна сила станет больше другой, автомобиль будет поворачивать в направлении, которое вызовет перенос веса на колесо, потерявшее вес вначале. Поэтому колесо, которое потеряло сцепление, закончит с большей нагрузкой и, следовательно, более высоким сцеплением. Система стабилизирует сама себя, это также называется отрицательной обратной связью.

Схождение приводит к стабильности: оно создает эффект, который направляет автомобиль прямо. Схождение в основном используется на задней оси, где оно не допускает "ухода" задней части автомобиля, когда колеса постоянно подходят к краям круга силы сцепления и любой ухаб может привести к потере сцепления. Для водителя это выглядит как будто зад "зафиксирован", как если существует некоторая невидимая сила, удерживающая заднюю часть автомобиля на трассе. У этого есть и оборотная сторона: в поворотах, особенно низкоскоростных, это может снизить поворачиваемость. Эффект может быть настолько большим, что силы сцепления передних колес едва достаточно для поворота автомобиля. Другими словами, избыточное заднее схождение вызывает недостаточную поворачиваемость.

Переднее схождение делает по существу то же самое: оно стабилизирует переднюю часть автомобиля. Это может быть полезным эффектом, если вы хотите успокоить передок вашего автомобиля при ускорении. Это также немного снизит поворачиваемость, вход в поворот будет намного менее агрессивным.

Есть кое-что еще, что делают все виды схождения: они убирают запаздывания. Противостоящие силы, они обычно небольшие, выбирают все люфты в подвеске и нагружают колеса в боковом направлении. Эти силы немного деформируют каркас шины, что ускоряет реакцию автомобиля, без какого-либо запаздывания.

Оборотной стороной большого схождения является в первую очередь потеря энергии, или скорости. По мере увеличения схождения будет теряться все большая часть скорости, так как угол бокового увода будет соответственно увеличиваться. Чем больше сцепление на трассе, тем больше будут потери энергии, поэтому избегайте больших величин схождения при наличии высокого сцепления. Также, большая величина схождения создает большие углы бокового увода даже при движении автомобиля по прямой. Это не очень хорошая стартовая точка, так как большие углы бокового увода вызывают потерю сцепления.

Угол схождения измеряется в градусах, это угол между центральными линиями колес.

Нормальные значения для переднего схождения лежат в диапазоне от -1,5 до +1,5 градуса, любое большее значение приведет к странным эффектам в управлении. Для заднего схождения обычно используются значения от 0 до -3,5 градусов, немного меньше для шоссейных автомоделей.

3.4 Эффект Аккермана

Как вы могли догадаться, эффект Аккермана был открыт Рудольфом Аккерманом во времена повозок с конной тягой. Все это относится к поиску правильных углов поворота передних колес автомобиля (или повозки) для осуществления корректного поворота.

Здесь приведена ситуация, когда автомобиль не поворачивает: линии, продолжающие передние и задние оси, не пересекаются. Ни одно из колес не имеет угла бокового увода и все оси находятся под одним углом (0 градусов).

Здесь тот же самый автомобиль выполняет относительно широкий поворот. Точка, в которой линии осей пересекаются, является точкой, вокруг которой автомобиль поворачивает. Это центр кругового пути, по которому следует автомобиль. Заметьте, что ни у одного из колес нет угла бокового увода, а внутреннее переднее колесо повернуто немного больше, чем внешнее переднее колесо. Для широких поворотов это не имеет значения, но это только начало.

Здесь автомобиль преодолевает относительно крутой поворот. Радиус окружности, которую описывает автомобиль, является очень небольшим.

Заметьте, что существует значительная разница в углах между двумя передними колесами. Разница становится еще больше, когда поворот становится еще круче. Это и есть эффект Аккермана.

Изготовление рулевого механизма, который производит совершенные углы для удовлетворения теории Аккермана, является очень сложным, если не невозможным. Однако несколько типов элементарных рулевых механизмов производят углы, которые достаточно хорошо приближаются к идеальным. В конце концов, остаются некоторые люфты в компонентах рулевого управления и колеса могут поглотить последние остатки посредством деформации боковин шин.

Эта теория хороша, и для обычных автомобилей будет неплохо иметь правильные настройки аккермана при предельном повороте, так как это позволит автомобилю лучше и более ровно поворачивать в крутых поворотах, например во время парковки и маневрирования. Но когда вы гоняетесь, шины так или иначе имеют тенденцию скользить, так что вы можете немного поиграть с углами.

Угол между двумя передними колесами определяется как "угол Аккермана", и он может изменяться с помощью регулировки тяг рулевого управления.

Большой угол Аккермана обеспечит вам ровное, предсказуемое управление. Вы сможете совершать повороты без того, чтобы все четыре колеса пытались направить автомобиль в другом направлении. С другой стороны, небольшой угол Аккермана обеспечит вам более агрессивное управление, особенно при входе в повороты. Однако , это не гарантирует, что передок не будет сносить время от времени. Не будет ровным и радиус поворота. Это может быть полезным на трассах с высоким сцеплением, если ваш автомобиль имеет тенденцию к избыточной поворачиваемости в середине поворотов, и вы хотите немного более крутого входа в поворот.

Вернуться к списку   Обсудить на форуме