Углы установки передних управляемых колес кратко

Обновлено: 05.07.2024

Передние колеса автомобиля должны иметь определенные углы установки, что необходимо для облегчения управления автомобилем, сохранности шин и уменьшения износа деталей переднего моста благодаря снижению действующих на них динамических нагрузок.

Важным фактором повышения устойчивости является стабилизация управляемых колес, т. е. стремление их вернуться после поворота в положение, соответствующее прямолинейному движению автомобиля. Это достигается наличием продопьного и поперечного наклона шкворня.

Установка передних колес и шкворней поворотных цапф определяется следующими параметрами.

Угол развала а, т.е. угол между вертикальной плоскостью и плоскостью переднего колеса, наклоненного в наружную сторону. Этот угол необходим для того, чтобы при движении автомобиля колесо занимало вертикальное положение, которое может быть нарушено вследствие прогиба передней оси и наличия зазоров в подшипниках и втулках шкворней. Силы, действующие на колесо при положительном угле развала, позволяют выбрать эти зазоры и занять колесу вертикальное положение.

Схождение колес, т. е. такая установка передних колес, при которой расстояние между их ободами впереди меньше, чем сзади. Схождение колес необходимо для того, чтобы обеспечить их параллельное качение. Сила сопротивления качению, возникающая при движении автомобиля, стремится повернуть колеса наружу. При таком поворачивании колес, установленных с положительным схождением, выбираются имеющиеся зазоры и оба колеса катятся параллельно друг другу без бокового проскальзывания.

Величина схождения колес определяется как разность расстояний (Л—Б) между ободами колес (или шинами) сзади и спереди.

Угол продольного наклона шкворня у измеряется между вертикалью и осью шкворня, верхняя часть которого отклонена назад. При положительном угле продольного наклона шкворня точка пересечения его оси с дорогой лежит впереди точки касания колеса с дорогой. Благодаря этому при повороте колеса появляется стабилизирующий момент, стремящийся возвратить колесо в плоскость его качения, особенно заметный при средних и повышенных скоростях движения. Тем самым управление автомобилем значительно облегчается.

Угол поперечного наклона шкворня р, измеряемый между вертикалью и осью шкворня, верхняя часть которого отклонена внутрь, также содействует улучшению стабилизации передних колес автомобиля, в особенности при небольших скоростях движения.

Благодаря поперечному наклону шкворня при повороте автомобиля происходит небольшой подъем его передней части. Масса поднятой части автомобиля стремится вернуть колесо после поворота в положение, соответствующее

Рис. 1. Углы установки передних колес автомобиля: а — углы развала колес и поперечного наклона шкворня, б — угол продольного наклона шкворня, в — схождение колес, г – плечо стабилизации; углы: а — развала колес, Р—поперечного наклона шкворня, у— продольного наклона шкворня—

Для облегчения управления автомобилем и улучшения его устойчивости, а также для большей сохранности шин и устранения их неравномерного износа передние колеса должны иметь определенные углы установки.

К этим углам относятся:
— угол развала, определяемый разностью расстояний между нижней и верхней частями обода и вертикальной плоскостью (Н — В);
— угол поперечного наклона шкворня, определяемый установкой шкворня в бобышке балки переднего моста;
— угол продольного наклона шкворня, зависящий от положения передней рессоры по отношению к раме автомобиля;
— угол схода, но эта величина дается не в угловом, а в линейном измерении, носит название схождения передних колес и представляет собой разность расстояний (А — Б) между ободами колес (спереди Б и сзади А).

Рис. 2. Установка шкворня передней оси на автомобиле МАЗ-500А:

1 — шкворень; 2 — упорный шариковый подшипник; 3 — опорная шайба; 4 — балка переднего моста

Углы поперечного и продольного наклона шкворня необходимы для стабилизации управляемых колес автомобиля, т. е. их способности к автоматическому возвращению в положение, соответствующее прямолинейному движению.

Значение поперечного наклона шкворня заключается в том, что он вызывает подъем балки переднего моста при всяком повороте управляемых колес от нейтрального положения. Однако масса, приходящаяся на передний мост, препятствует этому повороту, а следовательно, поперечный наклон шкворня способствует возврату колес в положение, соответствующее прямолинейному движению.

Продольный наклон шкворня создает плечо между его осю и точкой приложения боковой реакции. В связи с этим при отклонении колеса от нейтрального положения создается стабилизирующий момент, равный произведению величины боковой реакции на это плечо, который и стремится вернуть колесо в первоначальное положение. Продольный наклон считается положительным, когда нижний конец шкворня вынесен вперед относительно вертикали, проходящей через середину шкворня, а точка пересечения его оси с дорогой лежит впереди точки касания колеса с дорогой.

Оба эти угла создают хорошую стабилизацию управляемых колес автомобиля, но у грузовых автомобилей они не регулируются и определяются устройством самого переднего моста. Но в случае повреждения отдельных деталей (например, прогиб балки передней оси) эти углы будут нарушены и восстановление их потребует соответствующего ремонта. В частности, продольный угол наклона шкворня может быть нарушен вследствие изменения наклона передней рессоры относительно рамы. Восстановить его можно установкой клиновой прокладки между рессорой и площадкой для ее крепления на балке переднего моста.

Угол развала предотвращает увеличение наклона управляемых колес в результате износа поворотных цапф. Тем самым уменьшается плечо обкатки без увеличения поперечного наклона шкворня, благодаря чему снижается усилие, затрачиваемое на поворот передних колес. Угол развала предусмотрен соответствующей установкой поворотных цапф. Угол развала считается положительным при наклоне колеса в наружную сторону. Он также не регулируется, но требует периодической проверки, так как на нем сказывается износ шкворня и его втулок, равно как и увеличенные зазоры в подшипниках передних колес.

Рис. 3. Схема установки передних колес:
а — углы развала передних колес и поперечного наклона шкворня; б — угол продольного наклона шкворня; в — схождение передних колес

Схождение колес вызывается необходимостью обеспечить их параллельное качение строго в продольной плоскости, поскольку наличие угла развала вызывает их стремление катиться по расходящимся дугам. Поэтому величина схождения зависит от угла развала колес. Нарушение установленного схождения вызывает повышенный износ шин. Схождение колес регулируют изменением длины поперечной рулевой тяги,

Углы установки передних колес и шкворней поворотных цапф.

Установка передних колес и шкворней поворотных цапф определяется следующими параметрами.

Рис. 2. Установка шкворня передней оси на автомобиле МАЗ-500А:

1 — шкворень; 2 — упорный шариковый подшипник; 3 — опорная шайба; 4 — балка переднего моста

Правильные углы установки колес – один из важнейших факторов, обеспечивающих нормальную управляемость, стабильность и устойчивость автомобиля при прямолинейном движении и при прохождении поворотов. Оптимальные для каждой модели параметры геометрии подвески закладываются на этапе проектирования. Заданные значения углов установки колес подвержены изменению и требуют периодической регулировки по причине естественного износа узлов и элементов ходовой части или после ремонта подвески.

Назначение углов установки колес

Корректно настроенная геометрия подвески позволяет автомобилю более эффективно воспринимать силы и моменты, возникающие в пятне контакта колеса с дорожной поверхность во время различных режимов движения. Этим обеспечивается предсказуемое поведение автомобиля, а именно: стабильность движения по прямой, устойчивость в поворотах, стабилизация при разгонах и торможении. Также благодаря отсутствию излишнего сопротивления качению колес происходит более равномерный износ шин, что позволяет увеличить срок их службы.

Заданные производителем значения углов установки колес являются оптимальными для конкретного автомобиля и соответствуют его назначению и особенностям настройки подвески. Однако, в случае необходимости, конструктивно предусмотрена возможность их изменения либо регулировки. Количество параметров, которые можно регулировать для каждого автомобиля, индивидуально.

Виды основных углов установки колес автомобиля

Параметр	Ось автомобиля	Регулируемый параметр	На что влияет
Угол развала колес (Camber)	Передняя Задняя	Да (зависит от автомобиля)	Устойчивость движения в повороте Преждевременный износ шин
Угол схождения колес (Toe)	Передняя Задняя	Да	Устойчивость при прямолинейном движении Преждевременный износ шин
Поперечный угол наклона оси поворота (KPI)	Передняя	Нет	Стабилизация автомобиля при движении
Продольный угол наклона оси поворота (Caster)	Передняя	Да (зависит от автомобиля)	Стабилизация автомобиля при движении
Плечо обкатки	Передняя	Нет	Стабильность автомобиля при торможении Стабилизация автомобиля при движении

Развал колес

Развал колес (англ. camber) – это угол, образованный средней плоскостью колеса и вертикалью, проходящей через точку пересечения средней плоскости колеса и опорной поверхности. Различают положительный и отрицательный развал:

положительный (+) – когда верхняя часть колеса наклонена наружу (от кузова автомобиля);
отрицательный (-) – когда верхняя часть колеса наклонена внутрь (к кузову автомобиля).

Конструктивно camber формируется положением ступичного узла и обеспечивает максимальную площадь пятна контакта шины с дорогой. В случае двухрычажной независимой подвески положение ступицы определяется верхним и нижним поперечными рычагами. В подвеске типа МакФерсон на формирование угла развала влияет нижний рычаг и амортизационная стойка.

Отклонение значений угла развала от нормы влияют на автомобиль следующим образом.

Слишком большой отрицательный угол:

хорошая устойчивость авто в поворотах;
ухудшается сцепление колес при прямолинейном движении;
повышенный износ внутренней стороны шины.

Слишком большой положительный угол:

хорошее сцепление колес с дорогой;
ухудшается устойчивость в поворотах;
повышенный износ наружной стороны шины.

Схождение колес

Cхождение колес (англ. toe) – угол между продольной осью автомобиля и плоскостью вращения колеса. Может быть также определено как разность расстояний между передними и задними бортами ободов колес (на рисунке это значение А минус В). Таким образом, схождение может измеряться в градусах либо миллиметрах.

Различают суммарное и индивидуальное схождение. Индивидуальное схождение рассчитывается отдельно для каждого колеса. Это отклонение плоскости его вращения от продольной оси симметрии автомобиля. Суммарное схождение рассчитывается как сумма индивидуальных углов схождения левого и правого колес одной оси. Аналогично определяется суммарное схождение в миллиметрах. При положительном схождении (англ. toe-in) колеса взаимно повернуты внутрь по направлению движения, при отрицательном значении (англ. toe-out) – наружу.

Отклонение значений угла схождения от нормы влияют на автомобиль следующим образом.

Слишком большой отрицательный угол:

ухудшается выдерживание траектории движения;
повышенный износ шины с внутренней стороны;
острая реакция авто на рулевое управление.

Слишком большой положительный угол:

ухудшается выдерживание траектории движения;
повышенный износ шин с наружной стороны.

Поперечный угол наклона оси поворота колеса

Поперечный угол наклона оси поворота (англ. KPI) – угол между осью поворота колеса и перпендикуляром к опорной поверхности. Благодаря данному параметру при повороте управляемых колес кузов автомобиля приподнимается, вследствие чего возникают силы,
стремящиеся вернуть колесо в прямолинейное положение. Таким образом, KPI оказывает значительное влияние на стабильность и устойчивость автомобиля при прямолинейном движении. Разность величин углов поперечного наклона правой и левой осей может приводить к уводу автомобиля в сторону с большим наклоном. Данный эффект может проявляться и при соответствии нормальным значениям остальных углов установки колес.

Угол продольного наклона оси поворота колеса

Продольный угол наклона оси поворота (англ. caster) – угол между осью поворота колеса и перпендикуляром к опорной поверхности в продольной плоскости автомобиля. Различают положительный и отрицательный углы продольного наклона оси поворота колеса.

Положительный caster способствует возникновению дополнительной динамической стабилизации автомобиля при движении на средней и высокой скорости. При этом ухудшается поворачиваемость на малой скорости.

Плечо обкатки

Помимо вышеперечисленных параметров, для передней оси имеет большое значение еще одна характеристика – плечо обкатки. Это расстояние между точкой, образованной пересечением оси симметрии колеса и опорной поверхности, и точкой пересечения линии поперечного наклона оси поворота и опорной поверхности. Плечо обкатки положительное, если точка пересечения поверхности и ось поворота колеса лежат справа от оси симметрии колеса (нулевого плеча), и отрицательное, если располагается слева от него. Если эти точки совпадают – то плечо обкатки нулевое.

Данный параметр влияет на стабилизацию и поворачиваемость колеса. Оптимальным значением для современных автомобилей является нулевое либо положительное плечо обкатки. Знак плеча обкатки определяется развалом, поперечным наклоном оси поворота колеса и вылетом колёсного диска.

Автопроизводители не рекомендуют устанавливать колесные диски с нестандартным вылетом, т.к. это может повлечь изменение заданного плеча обкатки на отрицательное значение. Это может серьезно повлиять на устойчивость и управляемость автомобиля.

Изменение значений углов установки колес и их регулировка

Углы установки колес подвержены изменениям вследствие естественного износа деталей, а также после их замены на новые. Все без исключения рулевые тяги и наконечники имеют резьбовое соединение, которое позволяет увеличить или уменьшить их длину для регулировки величин углов схождения колес. Схождение задних колес, равно как и передних, регулируется на всех типах подвесок, за исключением задней зависимой балки или моста.

Регулировка значений развала для задней и передней оси предусмотрена далеко не на всех автомобилях: она отсутствует на зависимой подвеске, на подвеске МакФерсон (за исключением небольшого ряда моделей авто, у которых верхний крепеж стойки – это болт с эксцентриком). Присутствует настройка camber, как правило, на обоих осях подвесок с верхними и нижними поперечными рычагами.

Неправильный сход-развал задних колес на переднеприводном автомобиле оказывает меньшее влияние на его управляемость и неравномерный износ шин, поскольку задняя часть менее нагружена. Параметры caster и KPI, регулировка которых в конструкции подвески автомобиля, как правило, не предусмотрена, должны всегда соответствовать допустимым значениям.

Поведение автомобиля на дороге определяется многими факторами, основными среди которых можно назвать конструкцию его подвески, тип и размерность шин, а также углы установки передних колес. От последних, к слову, зависит не только то, как машина поведет себя на дороге, но и износ шин и элементов подвески.

Чтобы сопротивление качению было минимальным, передние колеса авто должны вращаться в вертикальных плоскостях, параллельно продольной оси машины. Однако для того, чтобы повысить устойчивость автомобиля, улучшить управляемость и обеспечить после поворота самостоятельный возврат управляемых колес в положение, которое соответствует прямолинейному движению, передние колеса устанавливают под определенными углами относительно друг друга и кузова автомобиля.

По мере эксплуатации автомобиля, значения углов меняются и выходят за допустимые пределы, установленные заводом-изготовителем. Если регулировки сбиты не сильно, водитель долгое время может этого не замечать. По мере усугубления проблемы машину постоянно будет уводить в сторону при прямолинейном движении, начнется неравномерный износ резины и т.п.

Во избежание подобных проблем требуется периодическая проверка и регулировка углов установки передних колес. Желательно проводить эти процедуры не реже, чем раз в 30 тысяч км, а также после сильных ударов по ходовой (например, после попадания колесом в яму на высокой скорости).

Какие углы нужно регулировать

Проверка и регулировка углов установки колес проводится по трем параметрам, описанным ниже.

Кастор

Это угол продольного наклона оси поворота колеса относительно вертикали. Его значение может быть как положительным, так и отрицательным. Благодаря кастору, передние колеса стремятся самостоятельно вернуться в нейтральное положение. От него зависит изменение развала колес при повороте руля и стабилизация автомобиля при движении по дуге. Чем больше его значение, тем сильнее выражен стабилизирующий эффект.

При вывернутом руле колеса наклоняются в сторону поворота, обеспечивая вышеупомянутый стабилизирующий эффект. Значение кастора на современных заднеприводных машинах может достигать 10-12 градусов, на автомобилях с передним приводом кастор выставляют меньше, порядка 5-8 градусов.

Схождение колес

Эта величина также может быть как положительной, если линии, проведенные вдоль управляемых колес пересекутся перед автомобилем, так и отрицательной, если точка пересечения окажется позади. Следует отметить, что чем ближе к нулю угол схождения, тем меньшее сопротивление качению испытывает машина.

Отрицательное схождение – явление крайне нежелательное. Оно вызывает ухудшение управляемости, худший отклик на работу рулем приводит к рысканию автомобиля по дороге и повышает опасность возникновения неуправляемого заноса.

При положительном схождении управляемых колес машина лучше отзывается на работу рулем, легче входит в повороты, а, кроме того, обретает дополнительную поворачиваемость. Колеса задней оси также устанавливаются с положительным схождением, в результате машина становится более устойчивой при прямолинейном движении.

При сильном отклонении углов схождения от нормы, возникает повышенный пилообразный износ протектора шин:

при положительном – его внешней части;
при отрицательном – внутренней.

Развал колес

Развалом называется угол между вертикалью и плоскостью вращения колеса. Если колеса наклонены к центру автомобиля, угол развала отрицательный, при наклоне наружу угол положительный. Отклонение углов развала от нормы ведет к усиленному износу протектора, кроме этого, машину будет постоянно уводить в сторону колеса, имеющего больший угол развала.

Как выполняется проверка и регулировка углов установки колес

наличие люфта в рулевом колесе и ступичных подшипниках;
наличие радиального и осевого биения колесных дисков;
исправность узлов подвески;
давление воздуха в шинах.

Кроме того, проверка и последующая регулировка должна выполняться только когда автомобиль полностью разгружен, т.е. ни в салоне, ни в багажнике не должно быть ничего лишнего, и если мастер не поинтересовался, полностью ли автомобиль разгружен, это серьезный повод усомниться в его квалификации.

Последний подготовительный этап – установка рулевой рейки в нейтральное положение. Вычисляется требуемое положение вручную путем вращения руля от упора до упора. Половина общего числа оборотов и будет серединой рулевой рейки. Если эту процедуру пропустить, радиусы поворота автомобиля влево и вправо будут различаться, что не добавит комфорта управлению.

После выполнения всех необходимых приготовлений можно приступать к регулировке углов установки управляемых колес. Процедура выполняется в три этапа со строгим соблюдением последовательности: установка кастора – установка развала – установка схождения.

В зависимости от типа подвески установка углов кастора и развала выполняется различными способами: добавлением или удалением регулировочных шайб, ползунковыми механизмами, эксцентриковыми болтами. Многие автомобили конструктивно лишены возможности регулировать развал и угол продольного наклона оси поворота колес, в их числе BMW, некоторые модели Mercedes и Daewoo. Схождение управляемых колес на всех машинах регулируется единственным способом: изменением длины рулевых тяг.

Как влияют углы установки передних колес на управляемость

Вариант первый: отрицательный кастор

Вариант второй: правильные настройки

Вариант третий: излишне положительный кастор

Вариант четвертый: спортивный

Какие настройки лучше?

Правильно установленные автомобильные колеса расположены не параллельно, а под определенным углом друг к другу. Их положение должно быть таким, чтобы автомобиль был маневренным и вместе с тем устойчивым, имел легкое управление, стабильно входил в повороты.

Углы установки колес

Развал — угол, под которым колесо наклонено относительно вертикали.

Схождение — угол отклонения колеса от горизонтали.

Что можно регулировать

Основные регулировки выполняются для развала и схождения. Чаще всего корректировка требуется только передним колесам. Корректировка положения задних колес выполняется только для автомобилей с независимой подвеской.

При нулевом развал схождении износ шин минимален, а колеса сопротивляются движению меньше всего. Тем не менее, колеса выставляют под определенным углом, причем оптимальное положение зависит от ряда факторов. Для каждой марки и модели авто существуют оптимальные показатели развала и схождения колес. Это зависит от конструктивных особенностей подвески. Важно, чтобы и измерения, и регулировка развал-схождения выполнялись на качественном оборудовании.

Считается, что обычно для управляемых колес характерен положительный развал. Это якобы облегчает руль, нивелирует удары на нем при наезде на неровности, а при ходе колеса вверх угол уходит в ноль. Но это не аксиома. Так, на многих переднеприводных автомобилях развал изначально отрицательный, чтобы обеспечить стабильность положения машины на дороге и ее управляемость. Например, при прохождении поворота автомобиль кренится, и колесо теряет вертикальность. Без отрицательного развала это приводит к потере управления. Отрицательный развал в такой ситуации увеличивает пятно контакта шины с дорогой, повышает устойчивость автомобиля.

У машин с задними ведущими колесами передние колеса будут находиться под действием сил, направленных против направления движения. При нулевом развале и схождении они будут стремиться развернуться против движения. Чтобы этого не происходило, схождение делают положительным.

Иной раз можно наблюдать сильно положительный развал.

Конкретно отрицательный развал — удел спортсменов. Что в дрифте, что в кольце отрицательный развал при поворотах позволяет сохранить максимальную площадь контакта шин с покрытием. Дело в том, что боковая сила в этом случае стремится перевести развал в положительный, уменьшая пятно контакта, а отрицательные значения компенсируют это явление.

Каким может быть кастор

Крутой (малый) угол кастера

Увеличивает поворачиваемость при накате и торможении на повороте. От степени вертикальности угла зависит резкость захода на поворот.

Повышает эффективность подвески. Чем ближе к вертикали угол поворота колес, тем надежнее передняя подвеска защищена от излишнего трения при движении по неровной дороге.

Уменьшает поворачиваемость при ускорении на выходе из поворота. Вертикально ориентированный угол вызывает меньшее изменение развала колес.

Снижает самоцентрирование колес. Регулируя сход-развал, следует помнить, что вертикальный кастер нестабилен по причине отсутствия силы, заставляющей колеса поддерживать строго прямое направление.

Пологий (большой) угол кастера

Снижает поворачиваемость при накате и торможении на входе в поворот. Чем больше угол, тем меньше отклоняются колеса.

Увеличивает поворачиваемость при ускорении на выходе из поворота. Большой наклон угла кастера вызывает более эффективный развал при повороте передних колес. Если сход-развал предусматривает пологий угол кластера, повысится сопротивляемость центробежной силе.

Увеличивает самоцентрирование колес. При этом увеличивается стабильность на прямых участках.

Регулировка кастора

При выполнении регулировки углов установки колес этот угол измеряется и регулируется далеко не всегда. Многие сервисы ограничиваются регулировкой развала и схождения. Работа с кастером считается более сложной.

Самостоятельно регулировать кастер, изменять его, устанавливать отличные от заводских значения нежелательно. Это может негативно сказаться на маневренности автомобиля, его управляемости при прохождении поворотов, а также при движении по прямой.

Этот угол должен быть одинаковым для обоих колес. При появлении разницы автомобиль потеряет управление, его начнет уводить в сторону того колеса, которое меньше отклонено от горизонтали в момент поворота.

Современные стенды развал-схождения позволяют регулировать кастер с высокой точностью и практически без дополнительных затрат времени. Они используют базу данных, в которой для каждой модели и модификации авто указаны оптимальные значения всех углов установки колес. Ось наклона выставляется в соответствии с этой базой, за счет чего автомобиль приобретает оптимальную управляемость.

Читайте также: