Наклон оси поворота

Стабилизирующий момент на управляемых колесах может создаваться от наклона оси поворота колес относительно вертикали. Наклон в поперечном направлении, вызывающий подъем передней части автомобиля, обеспечивает возврат колес к нейтральному положению только за счет веса, создающегося подрессоренной массой, и не зависит от скорости. У современных машин функция поперечного наклона шкворня возложена на угол развала.

Поперечный наклон оси поворота, или кастор, заставляет вернуть управляемые колеса в исходное положение, соответствующее прямолинейному движению, за счет момента от сил трения и сил сопротивления качению на плече α. Величина этого момента пропорциональна квадрату скорости автомобиля. Чем выше скорость и чем больше угол наклона оси поворота, тем сильнее стремится в нейтраль рулевое колесо, но тем тяжелее его вращать. У переднеприводных трансмиссий кастор обычно меньше. Обусловлено это присутствием на управляемых колесах крутящего момента и вызванного им из-за разности длин и углов наклона приводных валов динамического подруливания. Оно усиливается на этом же плече. При отсутствии усилителя рулевого управления среднестатистическому водителю с подобной нагрузкой не справиться.

Кастор обладает и еще одним полезным свойством. В повороте внешнее колесо увеличивает отрицательный угол развала, что благоприятствует сцеплению его с дорожным полотном.

Угол Акерманна

Дабы обеспечить прохождение в вираже управляемых колес по разным радиусам, – внешнего по большему, внутреннего по меньшему, – они поворачиваются на разные углы. Изменение соотношения этих углов, называемое углом Акерманна, также влияет на управляемость автомобиля. Увеличение разницы поворотов колес приводит к более устойчивому движению по дуге. Уменьшение же угла Акерманна делает реакции на руление острее, но срыв колес в скольжение происходит раньше.

Перенастраивать систему поворотных рычагов, рассчитанную для определенной кинематики и геометрии подвески с учетом базы и колеи машины, стоит только с целью улучшения результатов на какой-либо конкретной трассе, и когда вопрос о ходимости резины вообще не стоит. То есть данная процедура годится для спортсменов, а вот для рядовых пользователей – вряд ли.

Радиус обката

Обычно ось поворота колеса не пересекает центр пятна контакта шины с поверхностью дороги. Величину несовпадения характеризует так называемый радиус обката. Он может меняться из-за установки колес с иным, по сравнению с предписанным заводом, вылетом. Отрицательное значение радиуса обката призвано заставлять колесо, имеющее лучшее сцепление при неравномерном торможении (допустим, на обледенелой дороге), поворачиваться в сторону, обратную направлению возможного разворота. Подобный же эффект стабилизации возникает и при разгоне приводных колес. Расширение колеи при помощи дисков с вылетом, меньшим рекомендуемого, грозит серьезными проблемами с устойчивостью автомобиля.

Ось крена

Е сть еще один геометрический параметр подвески, от которого зависит управляемость, − центры качания рычагов. Иногда их называют центрами крена, и не зря: крен автомобиля при повороте зависит от расположения центра качания рычагов подвески относительно центра тяжести машины. Чем ближе центр крена к центру тяжести, тем меньше наклон кузова в вираже. Теоретически кузов может накреняться в сторону центра поворота. Это возможно, когда центр качания рычагов расположен выше центра тяжести. Но такое возможно лишь у гоночных болидов.

У остальных все происходит наоборот: колеса под действием центростремительных сил идут по дуге поворота, а подрессоренная масса из-за инерции старается сохранить прямолинейное движение. Отсюда и возникает опрокидывающий момент. Он тем выше, чем больше расстояние от поверхности дороги до центра тяжести автомобиля, и тем сильнее последний наклоняется. Положительную сторону этого явления мы уже затрагивали – оно напрямую влияет на динамику перераспределения веса. Среди минусов − то, что наклон кузова неизбежно увеличивает положительный развал нагруженного колеса при любом типе подвесочного узла.

Центр качания однорычажных подвесок самый низкий, у McPherson'а он вообще расположен практически на дорожном полотне. А вот многорычажные подвески, благодаря сложной кинематике, позволяют сильно приподнять эту точку.

Центр качания у передней и задней подвесок обычно неодинаков, поэтому существует понятие оси крена автомобиля – линии, соединяющей оба центра качания. При проектировании машины наклоном и расположением оси качания относительно центра масс закладывается основа в характер поворачиваемости транспортного средства, так как от этого зависит динамика перераспределения веса между передней и задней осями. Увы, при тюнинге возможности здесь что-то изменить невелики – только понизить или немного сместить вперед-назад центр тяжести.

Величина наклона автомобиля зависит и от угловой жесткости подвесок, которая далеко не всегда является синонимом жесткости упругих элементов. Конечно, ими можно повысить необходимую для каких-либо определенных условий способность подвески сопротивляться боковому и продольному крену кузова. Но при этом комфортабельность передвижения будет утеряна полностью. К тому же данная метаморфоза может на некоторых покрытиях отрицательно сказаться и на устойчивости, и на разгонной динамике машины даже при прямолинейном движении.