Углы установки автомобильных колёс

Углы установки автомобильных колёс, известные в обиходе как «развал-схождение», влияют на устойчивость автомобиля, его управляемость и износ шин.

Развал (англ. Camber) — угол между вертикалью и плоскостью вращения колеса. Развал считается отрицательным, если колёса наклонены верхней стороной внутрь, и положительным, если верхней стороной наружу (рис.2)

В большинстве случаев под «развалом» понимают статический развал управляемых колёс, задаваемый при техническом обслуживании автомобиля. В некоторых автомобилях регулировке подлежит и статический развал неуправляемых колёс.

Основное назначение статического развала управляемых колёс — уменьшать передачу на руль их движения, возникающего вследствие наезда на мелкие неровности покрытия. Вместо того, чтобы передаваться через рулевую трапецию на руль, они гасятся за счёт упругости покрышек. Кроме того, развал обеспечивает максимальный контакт протектора шины с поверхностью дороги при движении автомобиля и устойчивость на поворотах, влияя, следовательно, на устойчивость и управляемость, а также влияет на интенсивность и характер износа протектора шин.
В случае автомобиля с подвеской большинства типов, за исключением «Макферсона» (рис.4), развал для передних управляемых колёс как правило имеет небольшое положительное значение (колёса наклонены наружу) — в пределах от 0’ до 45’, изредка до 2°. Такое его значение позволяет снизить усилия на управляемых колёсах и уменьшить передачу на рулевое управление рывков, возникающих при проезде неровностей дороги. Большой отрицательный развал («колёса домиком») является признаком износа подвески либо её неправильной регулировки и приводит к быстрому износу шин, ухудшению сцепных свойств на ровной дороге и нарушению курсовой устойчивости автомобиля.

Однако на автомобилях с подвеской «макферсон» используется нулевой или небольшой отрицательный развал, что связано с отличием иных установочных параметров данной подвески, вызванным её конструктивными особенностями.
Также отрицательный развал устанавливается на гоночных автомобилях, предназначенных для езды по овалам, на внутренних колёсах.
На двухрычажных подвесках статический развал, как правило, можно регулировать. На автомобилях с подвеской «Макферсон» уменьшение клиренса путём простого укорочения пружин приведёт к изменению всех четырёх углов установки колёс, поэтому для изменения клиренса нужно менять весь узел крепления подвески.
Изначально статический развал измерялся при помощи отвесов и уровней различных систем, в настоящее время используются либо оптические датчики с компьютерной обработкой результатов, либо гравитационные датчики наклона. На практике угол статического развала задаётся весьма грубо (допуск при его установке обычно сравним с его величиной) и, к тому же, довольно сильно меняется при работе подвески. Так что на практике его установка преимущественно влияет на равномерность износа протектора передних шин — неправильно выставленный развал приводит к повышенному износу внутренней или наружной стороны протектора шины. Кроме того, развал должен быть одинаковым с обеих сторон, так как при одностороннем наклоне колес автомобиль начинает «вести» в сторону при движении по прямой.

На автомобиле с независимой или полунезависимой подвеской (рис.5) развал меняется в значительных пределах при крене автомобиля или изменении загрузки. Возникающее в ходе движения автомобиля значение развала называется динамическим развалом колёс.

Схождение (англ. Toe) — угол между направлением движения и плоскостью вращения колеса. Очень часто говорят о суммарном схождении двух колёс на одной оси. В некоторых автомобилях можно регулировать схождение как передних колёс, так и задних.
Назначение схождения — компенсировать возникающий в результате наличия положительного развала увод (динамическую дестабилизацию) колёс, что существенно снижает износ шин. Оба угла взаимосвязаны и регулируются исключительно в связке.
Схождение измеряют в градусах/минутах (знаки ° и ') и в миллиметрах. Схождение в миллиметрах — это расстояние между задними кромками колёс, минус расстояние между передними кромками колёс. Это определение верно только в случае неповреждённых, правильно смонтированных колёс. В противном случае применяется процедура «ран-аут» (run out), вычитающая биение колеса из величины схождения.
Именно неправильно отрегулированное схождение является основной но не единственной причиной ускоренного износа покрышек (рис.6). Одним из первых признаков неправильно установленного схождения является визг покрышек в повороте при небольшой скорости. При схождении в 5 и более мм покрышка полностью сотрётся менее чем за 1000 км.
Иногда вместо схождения колёс может требоваться выставить их расхождение (например, на задней оси с независимой подвеской колёс).

Кастор (продольный угол наклона оси поворота колеса)

Кастр, кастер или кастор (рис.7) — угол между вертикалью и проекцией оси поворота колеса на продольную плоскость автомобиля. Продольный наклон обеспечивает самовыравнивание управляемых колёс за счёт скорости автомобиля. Другими словами: автомобиль выходит из поворота сам; руль, который отпущен и обладает свободным ходом, сам возвращается в положение прямолинейного движения (на ровной дороге, с отрегулированными механизмами). Это происходит, естественно, при положительном кастре. Например, кастр позволяет ездить на велосипеде, не держась за руль.
На обычных автомобилях кастр имеет положительное значение (например 2,35 градуса у Mitsubishi Outlander XL). Спортсмены устанавливают данное значение на несколько градусов больше, что делает ход автомобиля устойчивее, а также повышается стремление авто к прямолинейному движению. И наоборот, на цирковых велосипедах или на погрузчиках кастр часто равняется нулю, так как скорость перемещения сравнительно невелика, но при этом есть возможность повернуть по меньшему радиусу. Но автомобиль создается для большей скорости, поэтому требует лучшей управляемости.

Поперечный угол наклона оси поворота колеса
Угол поперечного наклона (англ. Kingpin inclination, KPI) — угол между вертикалью и проекцией оси поворота колеса на поперечную плоскость автомобиля (рис.8). Этот угол обеспечивает самовыравнивание управляемых колёс за счёт веса автомобиля.

Суть в том, что 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, чтобы эта стабилизация работала, нужно сохранить (хоть и небольшое, но нежелательное) положительное плечо обката. Изначально, поперечный угол наклона оси поворота был применен инженерами для устранения недостатков подвески автомобиля. Он избавлял от таких "недугов" автомобиля как положительный развал колес и положительное плечо обката.
Во многих современных автомобилях применяется подвеска типа "Мак-Ферсон". Она дает возможность получить отрицательное или нулевое плечо обката. Ведь ось поворота колеса состоит из опоры одного единственного рычага, которой легко можно поместить внутрь колеса. Но и эта подвеска не совершенна, ведь из-за его конструкции сделать угол наклона оси поворота маленьким практически невозможно. В повороте он наклоняет внешнее колесо под невыгодным углом (как у положительного развала), а внутреннее колесо одновременно наклоняется в противоположную сторону. В результате пятно контакта у внешнего колеса сильно уменьшается. А так как на внешнее колесо в повороте приходится основная нагрузка, вся ось сильно теряет в сцеплении. Это, конечно, можно частично компенсировать кастером и развалом. Тогда сцепление внешнего колеса будет хорошим, а у внутреннего (менее важного) колеса практически исчезнет.

ИСТОЧНИК