УГЛЫ АККЕРМАНА

Особенность прохождения картом поворотов основана на разгрузке внутреннего заднего колеса и обеспечивается за счет использования специальных кинематических приемов в шасси карта. Так как эта разгрузка колеса (его вывешивание) необходима в повороте, и степень разгрузки колеса должна быть прямо пропорциональной крутизне поворота, то это соответствие необходимо поставить в зависимость от углов поворота управляемых колес.

Несмотря на кажущуюся простоту конструкции поворотного узла управляемого колесакарта, рассмотрим его более подробно.

Рис. 1 Поворотный кулак карта

Ось вращения переднего колеса — цапфа — вместе с рычагом, обеспечивающим ее поворот, образуют поворотный кулак. Этот кулак подвижно соединяется с рамой карта через шкворень, который и обеспечивает возможность поворота кулака вокруг оси поворота (рис. 1).

Поворотные кулаки имеют рычаги, которые вместе с рулевыми тягами образуют рулевую трапецию, которая в свою очередь соединена с рулевым колесом. Назначение рулевой трапеции было описано в предыдущей статье, но здесь необходимо особо отметить, что колеса в повороте поворачиваются на разные углы именно благодаря наличию рулевой трапеции. Внутреннее колесо поворачивается на больший угол, а наружное — на меньший. Кинематическая схема трапеции такова, что чем больше угол поворота руля, тем больше разница в углах поворота.

Рис. 2 Кинематические схемырулевых приводов управляемых колес

Конструктивно рулевая трапеция может иметь различное исполнение. На рис. 2 показаны примеры такого исполнения:

а) рулевая трапеция с разрезной рулевой тягой и одним шарниром в сочленении с поводком рулевого колеса. При повороте руля длина такой тяги практически не изменяется (теоретически все-таки уменьшается из-за отклонения от линии, соединяющей шарниры кулаков между собой).

б) рулевая трапеция с цельной (неразрезной) поперечной рулевой тягой. Ее длина не изменяется с поворотом рулевого колеса и углы поворота колес меняются прямо пропорционально повороту рулевого колеса.

в) рулевая трапеция с разрезной рулевой тягой и двумя шарнирами в сочленении с поводком рулевого колеса. При повороте руля с такой тягой расстояние между точками присоединения тяги к поворотному кулаку изменяется в зависимости от поворота рулевого колеса. При этом зависимость углов поворота управляемых колес будет нелинейной и достаточно сложной. Следует отметить, что на малых углах поворота рулевого колеса разность углов поворота колес незначительна. При нейтральном положении рулевого колеса рулевая трапеция для некоторых картов является параллелограммом, а с поворотом руля резко возрастает. Такая зависимость углов поворота управляемых колес от поворота рулевого колеса для картов оказалась наиболее удачной и применяется в настоящее время практически во всех конструкциях картов. Кроме того, за счет возможности изменения начальных углов и радиусовповоротов в приводе с помощью перестановки пальцев рулевых тяг кинематика рулевого привода может перестраиваться. Поэтому для того, чтобы правильно использовать имеющиеся возможности такой настройки, рассмотрим более подробно кинематические зависимости в рулевой трапеции схемы в).

Рис. 3 Угол Аккермана в классической схемерулевой трапеции

В классической схеме рулевой трапеции с неразрезной поперечной тягой (схема б на рис. 2) продолжения поворотных рычагов, пересекаясь, образуют угол, котрый называют углом Аккермана — α. Фактически он определяется соотношением расстояния между центрами поворотных кулаков — В и длиной поперечной тяги — lm. Чем больше разница между ними, тем больше этот угол α и тем больше разница в углах поворота колес (рис. 3). При В = lm трапеция преобразуется в параллелограмм, рычаги поворотных кулаков становятся параллельными, угол α = 0 и цапфы колес при повороте руля будут поворачиваться на равные углы.

*При исследовании особенностей применения различных схем в рулевом приводе картов для корректности сравнения использованы размеры конкретной рамы карта, где В = 680 мм, а длина плеча поворотного кулака rr = 105 мм.

Наглядно оценить влияние угла Аккермана на углы поворота управляемых колес, а также на их разницу в классической рулевой трапеции (схема б) можно, построив графики.

Такой график зависимости углов поворота внутреннего к повороту и наружного колес от угла поворота рулевого колеса и разница в углах поворота для классической рулевой трапеции с углом α = 32° приведен на рис. 4.

Кинематическая зависимость в рулевой трапеции такова, что при повороте рулевого колеса на угол более 15 градусов появляется заметная разница в углах поворота внутреннего и наружного к повороту колес. При повороте руля на угол более 60 градусов разница в углах поворота колес превышает 10 градусов.

Рис. 4 Зависимость углов поворота в нутреннего и наружного колес от углаповорота рулевого колеса и разница в углах поворота для классической рулевойт рапеции

Степень влияния угла Аккермана на углы поворота управляемых колес можно проиллюстрировать следующим графиком (рис. 5), на котором отображены зависимости разницы углов поворота управляемых колес для разных углов α в рулевой трапеции. В эксперименте за начальный угол принято значение 22 градуса, и затем угол увеличивался с шагом в 10 градусов, и оценивалось его количественное влияние на разницу в углах поворота управляемых колес. Это влияние становится тем более прогрессирующим, чем больше угол Аккермана в рулевой трапеции. Особенно такое влияние проявляется при углах поворота руля более, чем на 45 градусов.

Кроме того, из графика хорошо видно, что классическая схема рулевой трапеции не дает возможности использовать углы α более 30 градусов, так как в механизме самой трапеции возникает состояние кинематического «замыкания», при котором рулевое колесо не может быть повернуто до угла 90 градусов. ( Так при α = 42 градуса рулевое колесо может повернуться на угол не более 60 градусов).

Рис. 5 Разницы в углах поворота в нутреннего и наружного колеспри разных углах Аккермана

Как уже отмечалось, наиболее часто в конструкции рулевых трапеций картов применяется схема в) (рис. 2), в которой при повороте рулевого колеса длина поперечной тяги изменяется. Это значит, что при повороте руля изменяется и сам угол Аккермана α. Применение такой схемы позволяет обеспечить возможность получения больших значений угла α при поворотах рулевого колеса на углы, превышающие 45 градусов, и при этом не возникает негативных явлений на малых углах поворота руля. Как при этом влияют количественные характеристики такой конструкции рулевой трапеции на кинематику поворота колес?

Для оценки этого влияния была проведена серия экспериментов на модели карта, и получены количественные характеристики для разных настроечных параметров рулевой трапеции.

*При этом принято во внимание, что изменение расстояния между точками соединения рулевых пальцев с поворотными кулаками соответствует изменению длины условной неразрезной поперечной рулевой тяги, что в свою очередь приводит к изменению угла α. Таким образом, каждое новое положение рулевого колеса приводит к образованию условно новой трапеции с новыми количественными характеристиками. Угол Аккермана при этом становится функцией поворота рулевого колеса и количественных параметров деталей рулевой трапеции.

Первоначально исследовано изменение углов поворота управляемых колес при таком исходном положении установки пальцев рулевых тяг, при которых линии, соединяющие центры поворотов поворотных рычагов и центры пальцев рулевых тяг, были параллельны друг другу и начальный угол Аккермана равен нулю (положение 1 на рис. 6).

Рис. 6 Изменение начального угла Аккермана перестановкой рулевых пальцев

Были получены следующие зависимости углов поворота управляемых колес от угла поворота рулевого колеса, разница этих углов, а также приведенное (условное) изменение угла Аккермана (рис. 7).

Рис. 7 Зависимость углов поворота внутреннего, наружного колес и их разницы,а так же угла Аккермана от угла поворота рулевого колеса

Как видно из графиков, при углах поворота рулевого колеса более 15° в характере изменения углов поворота колес в применяемых на картах схемах рулевого привода появляются отличия от изменений в классической рулевой трапеции. Разница углов поворота внутреннего и наружного колес растет более стремительно, несмотря на то, что приведенное значение угла Аккермана меньше, чем в принятой для сравнения классической рулевой трапеции.

Так при максимальном угле поворота рулевого колеса угол Аккермана достигает почти 20 градусов. Если сравнить при этом характер изменения разницы углов поворота с классической рулевой трапецией для угла 22 градуса (рис. 5), то при повороте руля на 50 градусов разница в углах поворота внутреннего и наружных колес для классики составляет 4 градуса, а для исследуемой схемы — 7 градусов, т. е. отличается почти в 2 раза.

В конструкции большинства современных картов предусмотрено изменение длины поперечных рулевых тяг при помощи перестановки рулевых пальцев в новое положение на рычаге поворотного кулака. Так на рис. 8 показан кулак карта производства фирмы Birel, для которого предусмотрена такая перестановка.

Рис. 8 Поворотный кулак с возможностьюперестановки рулевого пальца

В связи с наличием таких возможностей было исследовано изменение углов поворота управляемых колес при перестановке пальцев рулевых тяг в положение 2 (рис. 6) при разных значениях смещения Δ = 7,5 мм и Δ = 17,5 мм (рис. 9).

Анализ полученных зависимостей показывает, что перестановка пальцев рулевых тяг на внутренние предусмотренные конструктивно отверстия приводит к увеличению угла поворота внутреннего колеса и уменьшению угла поворота наружного колеса. Совокупно это ведет к увеличению разницы углов поворота управляемых колес.

Рис. 9 Зависимость углов поворота в нутреннего, наружного колес и их разницыот угла поворотар у левого колеса приразных смещениях рулевых пальцев

Так при угле поворота руля равном 50 градусам при Δ = 0 разница в углах поворота составляет 8,1 градуса, при Δ = 7,5 мм — 9,4 градуса, а при Δ = 15 мм — 11,3 градуса. Относительное изменение разницы углов поворота управляемых колес составляет 16 %и 39,5 % соответственно.

Понимание этой зависимости в дальнейшем будет использовано при выборе путей настройки управляемости карта.

Рис. 10 Изменение условного угла Аккермана при разных значенияхсмещения рулевого пальца

Для примера на рис. 10 приведены зависимости изменения условных углов Аккермана для разных положений пальцев рулевых тяг (разных значений Δ).

При Δ = 0 начальный угол Аккермана равен нулю, а при повороте рулевого колеса до 18 градусов увеличивается. Если Δ = 7,5 мм, то начальный угол составляет уже 8,2 градуса, а при Δ = 15 — 18,9 градуса соответственно.

1. Для обеспечения разности углов поворота управляемых колес карта при повороте применяется рулевая трапеция, основной характеристикой которой является угол между продолжением поворотных рычагов — угол Аккермана — Δ.

2. Наиболее эффективной и широко применяемой для картов является схема рулевой трапеции с изменяемым начальным углом Аккермана.

3. Эта схема имеет целый ряд преимуществ перед классической схемой рулевой трапеции за счет более широкого диапазона изменения ее параметров.

4. Изменение начального угла Аккермана достигается за счет конструктивно предусмотренной возможности перестановки пальцев рулевых тяг в поворотном кулаке карта.

5. При перестановке пальцев рулевых тяг таким образом, что их точки вращения смещаются ближе к продольной оси карта (увеличивается смещение Δ), разность углов поворота управляемых колес увеличивается. В дальнейшем будет доказано, что приэтом увеличиваются перемещения колес карта в вертикальной плоскости, что в свою очередь оказывает влияние на поворачиваемость карта.

6. На относительно малых поворотах рулевого колеса (не более 15—20 градусов) разница в изменении углов поворота управляемых колес при разных углах Аккермана несущественна — до 1 %. На больших углах ее следует считать существенной. Так при угле поворота руля в 45 градусов эта разница превышает 10 %.

7. Таким образом, изменение угла Аккермана перестановкой пальцев рулевых тяг актуально для условий, когда карт движется по траектории с большими углами поворота рулевого колеса.

Углы корректировки колес и их функционал

Кастер – это угол продольного наклона оси, при повороте, по отношению к вертикали, он подлежит обязательной настройки при выполнении сход-развала. При такой корректировке после выхода авто из поворота, руль возвращается в прямое положение.

Кастер один из главных показателей при настройке подвески, именно от него будет зависеть управляемость авто.

На советских автомобилях был отрицательный кастер, так как гидроусилитель руля отсутствовал и для более-менее комфортного вождения при увеличении скорости, стабилизация колес происходила за счет иного устройства шин.

Развал – угол места оборота колеса, сравнительно с вертикалью. Это геометрическое значение углов колес, по отношении друг к другу. Неверный развал просматривается как с «лицевой», так и с задней части машины.

Положительный развал – это угол наклона колеса верхней части отклонен наружу от центра ступицы. Машины с положительным развалом, выпускаемые заводом, обычно это грузовики или спецтехника.

Отрицательный развал – это когда угол нижней части колеса отклонен наружу от центра ступицы.

Схождение – это угол отклонения оборота колеса между продольной осью машины. Для каждого автомобиля выставление углов строго индивидуально. Увидеть неправильное схождение можно как сверху, так и снизу авто.

Схождение бывает положительным (передняя часть колеса отклонена вовнутрь), отрицательный (передняя часть отклонена наружу).

Многие думают, что схождение должно быть без какого-либо отклонения, то есть иметь 0 показатель, но это большое заблуждение. Отрицательный развал, должен быть обязательно компенсирован отрицательным схождением. Если этого не сделать, износ внутренней части покрышки очень высок.

Современный автопром для нормализации параметров установки углов колес учитывает следующее:

Регулировка углов может значительно отличаться, даже на автомобилях одного производителя, модели.

Все, что вы хотели знать о регулировке углов колес на автомобиле

Важнейшие параметры при регулировке углов колес на машине – это кастер, развал и схождение. Их можно проверить и откорректировать. Кроме главных, есть второстепенные. Один из которых – аккерман.

Угол Аккермана – это числовая разница параметров углов между колесами при маневре.

Машина с неправильными настроенными углами колес, при резком нажатии на педаль тормоза, может занести.

Стабильный ход автомобиля, предсказуемость его поведения — это залог безопасности его владельца.

В этой статье рассмотрим вопросы:

Возможно ли отрегулировать развал-схождение самостоятельно?

В принципе попытаться конечно можно. Но для регулировки необходимо специальное оборудование, которое есть только в сервисе. Программные показатели имеют точные замеры до долей градусов/минут. Производить измерения у себя в гараже можно, но с очень большими отклонениями от реальных показателей. Дополнительно нужно знать заводские данные подвески.

Часто используемые способы при самостоятельной регулировке:

Важно знать

В первую очередь автомеханик проверяет подвеску, она должна быть на 100% рабочая. А также давление в шинах, оно должно быть в норме или равным на колесах, расположенных на одной оси, на противоположных осях, может немного отличаться.

При разных показателях давления на одной оси, авто будет тянуть в сторону колеса с наименьшим давлением. Это происходит, даже если углы выставлены правильно.

При повреждении шаровых, если вышли из строя сайлент-блоки рычагов, выставлять углы не имеет смысла.

Перед тем, как производить ремонт развал-схождения, необходимо поменять шины на сезонные.

Часто перед тем, как производить настройку авто нагружают. Требуемая масса нагрузки должна быть указана в инструкции по эксплуатации машины.

В случае, когда данные углов, будут отклонятся от требуемых, программа отобразит неточность красным цветом.

Рулевые тяги и наконечники имеют резьбу. При увеличении или уменьшении их длины, возможно откорректировать схождение колес. Специалист с помощью ключей производит регулировку колес, на мониторе отображаются изменения, на экране все углы колес, должны отображаться зеленым цветом.

Корректировка должна быть очень точной, важны не только градусы, но их доли – минуты.

Выбор СТО

Диагностика подвески. На СТО, где производят качественный ремонт, первоначально произведут диагностику подвески, есть будут присутствовать люфты (должны отсутствовать), делать развал-схождение нецелесообразно.

Калибровка стенда. Для точных измерений и настроек стенд должен быть откалиброван. Прохождение калибровки стенда, должно быть подтверждено документально, нужно ознакомиться с этими документами. Если в сервисе есть оборудование для калибровки стенда, то это большой плюс.

Опытные специалисты. Результат работы полностью зависит от опыта мастера, для точности измерения, мало внести в программу только данные модели, марки авто, требуется вносить полные данные, а неопытные мастера это могут не знать.

Хорошему специалисту нужна будет полная информация: о ремонте подвески, какие запчасти установлены, проверит износ резины, расположение руля, узнает о поведении авто на дороге.

Если на автомобиле установлены колеса, которые отличаются по параметрам от колес, установленных заводом изготовителем либо стоит подвеска, прошедшая тюнинг, то типовые параметры выставления углов не подойдут. Делать развал схождение в этом случае должен только опытный специалист, потому что ориентироваться только на зеленые области на экране стенда мало, здесь нужен индивидуальный подход.

Гарантия и наличие документов. Хорошие СТО предоставляют на свои услуги гарантию, а также дают не только чек, но и распечатанный список произведенных работ и полные данные параметров установки колес. Специалисту, который будет производить следующую регулировку углов, эти данные будут важны.

Стоимость услуг, напрямую зависит от оснащенности оборудованием сервиса, а также от региона и края. Средний ценовой показатель по регулировки развал-схождения варьируется от 1500 до 3500 рублей.

Как часто необходимо регулировать развал-схождение

Межсезонно. Рекомендуется делать развал-схождение, перед сезонной заменой шин. Особенно когда межсезонные колеса имеют разные показатели. К примеру, летняя – 19” – низкопрофильная, зимняя – 17” – обычная.

По показателям пробега. Лучше делать развал-хождение, через 20 тысяч км пробега, потому что изнашивание подвески, приведет к перемене параметров углов колес.

По потребности. Например, если машина при движении угодила в яму, все настройки могут быть нарушены. Автомобиль может начать отклоняться от траектории движения в сторону, происходит неравномерный износ резины или изменяется направление руля – требуется корректировка развала-схождения.

Если ремонтировалась ходовая, некоторые параметры изменяют углы установки, а другие не изменяют. Как вариант: стойки стабилизатора не должны ни на что влиять, но на некоторых автомобилях, нужно снимать подрамник, после этого нужно будет делать развал-схождение.

Важно знать, детали оригинальные и неоригинальные, обычно отличаются по геометрии. Из-за неоригинальных деталей могут нарушиться настройки, и их регулировка может быть просто невозможна.

Какие углы регулируются, не регулируются

Регулировку углов колес возможно произвести не на всех машинах. К примеру, на авто, оснащенные мостом или балкой на задней оси, регулировка углов невозможна. При эксплуатации авто, параметры углов будут меняться, вследствие деформации балки. Многие хотят решить эту проблему за счет проставочных шайб под ступицу либо приобретают балку с разборки, но такие манипуляции обычно не эффективны. Оптимальный вариант решения такой проблемы – замена изношенной балки на оригинальную, но это очень дорогой способ.

Кастер обычно меняется после аварии либо неудачного ремонта, использования неоригинальных запчастей. Есть исключение, автомобили с подруливающей задней осью, на таких машинах кастер имеется как параметр, но регулировки он скорее всего не подлежит.

При регулировке кастера необходимо учитывать предусмотренные заводские параметры.

На подвеске модели «Макферсон» практически невозможно откорректировать развал, а она стоит практически на всех современных авто.

Требуется ли ремонт развал-схождения

Если машина на скорости уходит вправо или влево, причины: спущено одно из колес либо необходимо поменять рулевых тяг, ступичного подшипника. Но в ряде случаев именно корректировка развал-схождения, позволяет возвратить машине точную траекторию хода.

Колеса авто стоят параллельно, а руль смещен в сторону от центра, это может происходить из-за недавнего ремонта подвески или удара колесом, от попадания в яму.

Неравномерный износ резины. Внутренняя часть резины, изношена больше, чем внешняя, причина – отрицательный развал и схождение. Если изношена внешняя часть, причина положительный развал схождение. Такую резину не обязательно утилизировать, можно переставить ее местами, так чтобы целая часть была расположена со стороны, где происходит износ. Конечно, рентабельней отрегулировать углы колес, чтобы устранить эту проблему.