Лечим недостаточную поворачиваемость

[Айболит]

Типичная ситуация – поворот с хорошим асфальтовым покрытием, помех для выполнения быстрого маневра не видно. Придавливаем педаль газа, скорость 30 км/ч машина динамично разгоняется начиная описывать дугу поворота и вот опять … Передняя ось автомобиля начинает скользит не желая входить в поворот, ослабляю угол поворота рулевым колесом ловя момент сцепления шин с дорогой, но все равно машина стремиться соскользнуть передком на внешнюю часть поворота, остается одно работать педалью газа ослабляя или добавляя тягу на ведущие передние колеса… Пройдя поворот остается задуматься что не так? Особенности поведения автомобиля с передним приводом? Но ведь есть заряженные переднее приводные машины участвующие в разнообразных гонках и они прекрасно проходят повороты так как машина имеет почти нейтральную поворачиваемость.

Неправильное давление в шинах? Нет, давление соответствует рекомендациям производителя.

Неправильная весовая загрузка машины? Но Я в машине один и багажник машины тоже пуст.



Такое поведение автомобиля, как снос передней оси называют недостаточной поворачиваемостью. В случаи, если происходит снос задней оси, то это уже называется избыточной поворачиваемостью. Равномерное соскальзование обоих осей при проходе поворота, называют нейтральной поворачиваемостью.

На самом деле все проще – все дело в настройках подвески. При проектировании автомобиля, производитель учитывает тот факт что машина будет гонять не на гоночном треке, а ездить по дорогам общего пользования, плюс к этому учитываются навыки неподготовленного водителя. Так же не стоит забывать и о комфорте, который является более предпочтительным выбором в повседневной езде нежели ощущение управления гоночным болидом на котором можно безбоязненно можно входить в повороты. Исходя из этих требований, информативность подвески заранее сообщает водителю о предстоящем резком сносе передней оси в повороте, тем самым оберегая водителя от грубых ошибок в управлении. В случаи же подготовки автомобиля к спортивным мероприятиям производится точная настройка параметров подвески автомобиля в зависимости от требуемого результата. Варьируя разными углами и заданием жесткости отдельных элементов можно добиться требуемого поведения автомобиля в повороте, но следует помнить что почти все элементы подвески работают в связке с друг другом и изменение одного из параметров может существенно ухудшить другой.

Так как же добиться меньшего сноса передней оси на входе в поворот и при этом сохранить комфортность управления. Ниже Я привел основные методы борьбы.

Увеличить ширину передней оси. Для компенсации сноса передней оси рекомендуется увеличить длину передней оси, что создаст перераспределение сил способствующее удержанию оси на заданной траектории движения. Обратимся к справочным данным испытуемого автомобиля Honda Avancier – длинна передней оси 1555 ММ, задней 1540 ММ – разница в 15 ММ. Увеличить ширину передней оси можно простым способом – добавив проставки на ступицу передних колес, но при этом решении колеса будут слегка выпирать а в условиях вечно грязных дорог это приведет к оянно грязным бокам автомобиля. Данный вариант пока рассматривать не будем.

Повысить давление в шинах передней оси. Добавив давление в на 0.07 – 0.1 атмосфер, проблема должна частично решиться. Этот метод кажется разумным, но для начала рассмотрим рекомендуемые производителем параметры. Для передней оси 2.2 очка а для задней 2.1, отсюда следует, что производитель уже предусмотрел данную особенность.

Сдвинуть балласт в заднюю часть автомобиля. Данный метод может быть реализован переносом аккумулятора в багажник автомобиля и пожалуй все… Разгрузить перед автомобиля без серьезных модификаций не представляется возможным так как здесь сосредоточенны все силовые узлы. Добавление балласта рассматривать не будем т.к. автомобиль и без того тяжелый.

Увеличить продольный наклон оси поворота (Caster). На этом параметре Я и остановлюсь…

Есть и другие способы корректировки сноса – увеличение жесткости задней реактивной тяги, увеличение высоты передней оси, добавление угла схождения колес передней оси.

[Айболит]

Для начала формулировка понятия продольный наклон оси (кастер) - угол между вертикалью и проекцией линии, проходящей через центры шаровых опор, на плоскость, параллельную продольной оси автомобиля. Данный угол способствует динамической стабилизации передних колес в направлении прямолинейного движения.



Угол продольного наклона, работает в паре с углом поперечного наклона оси (Kingpin Inclination Angle) и создают угол повышающий коэффициент сцепления шин с дорогой. Угол поперечного наклона так же как и кастер представляет собой смещение вертикальной оси шаровых опор, только смещение не вдоль оси автомобиля а поперек к центру. Работа обоих углов дает стабилизацию колес в прямолинейном направлении, т.е. при отпускании рулевого колеса в повороте – руль сам возвращается в нейтральное положение (данный эффект лучше проявляется на заднеприводных автомобилях где угол кастера может достигать 10⁰). Следующим плюсом заваливания углов кастера и KIA является имитация уменьшения угла развала. При вывернутом рулевом колесе, углы создают наклон внешнего колеса что и увеличивает пятно контакта колеса с дорогой компенсируя деформацию шин. И последнее, изменение угла кастера не влияет на неравномерность износа шин (разумеется если угол одинаковый для колес одной оси).



Угол кастера задаваемый производителем, для автомобилей с полным и передним приводом, устанавливается от 0⁰до 2⁰ что делает рулевое колесо более легким а снос передней оси ранним и менее чувствительным. Добавление угла кастера до 3-4⁰ улучшит сцепление передней оси на входе в поворот а руль станет более тяжелым и в какой то степени более информативным.

Регулировка угла кастера производится смещением нижнего продольного рычага.



Задача продольного рычага подвески – удерживать нижний поперечный рычаг от продольного сдвига. Так как поперечный рычаг имеет подвижность благодаря резиновым сайлентблокам, то его можно смещать и в продольном направлении, таким образом Мы будем иметь возможность сместить ось кастера в плюс.

Для регулировки кастера, необходимо сдвинуть продольный рычаг вперед. Для того чтоб разобраться в том, как это можно реализовать рассмотрим его элементы крепления.

• Продольный рычаг
• Фиксирующая гайка
• Передняя резиновая втулка
• Металлическая втулка, служит распоркой между двух шайб
• Балка полурамы автомобиля
• задняя резиновая втулка
• прижимная шайба
• шайба скольжения

[Айболит]

Продольный рычаг имеет систему крепления через резиновые втулки, что позволяет смягчать удары подвески передаваемые на полураму автомобиля и создать небольшую круговую подвижность рычага на противоположном конце, что необходимо при работе подвески. С укороченной задней втулкой, продольный рычаг получит возможность сдвинуться вперед. При таком способе смещения рычага демпферные свойства соединительного узла сильно не радают, так как задняя втулка работает в основном только при торможении автомобиля, а это значит что информативность подвески в процессе торможения автомобиля немного повыситься. К тому же работы по обрезке резиновой втулки можно провести подручным инструментом не прибегая к услугам токарей.



Далее необходимо определится, насколько необходимо укоротить втулку. Грубо осмыслив примерное расстояние на которое следует сдвинуть рычаг для получения продольного наклона оси в 5-7⁰ (лучше взять с запасом, а в случаи неудачи можно будет компенсировать проставочными шайбами) было принято решение об укорачивании на 15мм.

Разметку линии отреза производил при помощи штангенциркуля, предварительно зафиксировав его в требуемые 15мм. Усиками, служащими для измерения внутренних диаметров, процарапывается риска, которая позволит не потерять метку после попадания на нее масла.



Для обрезки втулки понадобиться большой канцелярский нож и любое автомобильное масло. Лезвие ножа должно быть острым и длинным лезвием. Смачивая режущую кромку лезвия аккуратно разрезаем втулку. В процессе среза втулки, желательно не допустить косого среза так как конечная шайба должна быть равномерной высоты в противном случаи будет создаваться неравномерное прижимное давление.





Следующим действием будет укорачивание распорной металлической втулки на те же самые 15 мм. Вот в этом действии следует быть аккуратным и внимательным. Длинна обоих втулок должна быть равной, плюс срез должен быть перпендикулярным иначе можно получить опять же не неравномерное прижимное давление создающее клин в сборке втулок, и разность углов продольного наклона осей.

[Айболит]

После окончательной сборки подвески и установки колес, сразу бросается в глаза сдвиг вперед передних колес в нутрии колесной арки. Угол продольного наклона составил примерно 5-7⁰ (измерения на стенде не производились). Визуально это смотрится как совсем не правильная регулировка продольного наклона, или можно сравнить с плохо восстановленной после аварии машиной, которой достались серьезные повреждения… Оценив внешний вид проделанной работы не стоит забывать о первоначальной цели данной модификации – снизить снос передней оси. Так попробуем же машину на ходу.

Выехав на дорогу сразу ощущаем тяжелый руль, теперь если при повороте руля чувствуем сопротивление которое становится более тяжелым на сухом асфальте. Информативность рулевого управления тоже улучшилась но стоит заметить что чувство обратной связи какое-то притупленное и не совсем понятное. Едем дальше, входим в поворот – о-о-о… да, быстрей, еще быстрей!!! Теперь машина уверенней держит дорогу, а чтобы спровоцировать снос приходится уже активней работать газом и только тогда начинается плавный снос передней оси.

Если проходить поворот на хорошем асфальтовом покрытии то становится страшно за сильные крены кузова и ощущение быстро летящей тяжелой машины имеющей приличную инерцию при торможении.

Покатавшись 4 месяца с такими настройками кастера, Я начал уставать от утяжеленного рулевого управления. При езде по городу чувствуется излишняя упругость руля, а при езде по трассе нет ранее привычного комфорта. В итоге было принято решение уменьшить угол кастера до рекомендуемых 3-4⁰. Для этого, были приобретены шайбы из нержавейки подходящего диаметра, по две шайбы на один рычаг, получилось 4 мм. Шайбы добавляются к толщине шайбы скольжения.





Таким способом можно добиться точной регулировки угла кастера не прибегая к замене деталей.

После корректировки продольного наклона, управление стало более комфортным, снос передней остался достаточным – т.е. получился желаемый компромисс комфорта и управляемости. После этой модификации автомобиль уверенней заруливает в повороты доставляя большее удовольствие от вождения.