На заре автомобилестроения роль колеса не была столь заметной, как сегодня: малые скорости, плохие дороги — едет автомобиль, катятся колеса, ну и хорошо! Со временем, когда автомобиль стал передвигаться все быстрее и быстрее, выяснилось, что весьма сильно влияет на характер движения и способ управления положение колес относительно кузова (рис. 1).
Если посмотреть на стоящий автомобиль спереди, можно заметить, что его передние колеса не перпендикулярны земле, а немного наклонены наружу (рис. 1, слева). Такое их положение специалисты называют развалом. Приглядевшись пристальней, увидим, что эти колеса еще и повернуты навстречу одно другому (рис. 1, справа) и их плоскости пересекаются впереди машины. Это называют схождением колес.
Для чего так делают? Наблюдательный читатель, незнакомый с теорией автомобиля, наверное, будет искать ответ, вспоминая телегу и старинный пушечный
лафет, большие колеса которого имели еще больший развал. На этом пути его ждет ловушка, достойная популярной телевизионной передачи «Что, где, когда?» На телеге колесо ставят с наклоном внутрь (отрицательный развал), чтобы оно не соскочило с оси, если выпадет из гнезда стопорящий его клин (нагель). Даже без него колесо будет прижиматься к телеге благодаря боковой составляющей силы веса. А в пушечном лафете «разваленные» колеса удобнее вращать руками сбоку (как делала обычно орудийная прислуга) без риска отдавить ногу.
Схема положения передних колес
Рис. 1. Схема положения передних колес. Слева — развал: а < Ь — положительный, а > b — отрицательный; справа — схождение: с > d — положительное; с < d — отрицательное
У автомобиля же развал и схождение управляемых колес необходимы в первую очередь для того, чтобы он сохранял заданное направление при движении по прямой, и для того, чтобы сопротивление качению было минимальным, а следовательно, и минимальным износ шин. Хорошая устойчивость при прямолинейном движении и стабилизация управляемых колес (то есть самовозврат руля после его поворота) создают у водителя чувство уверенности при управлении автомобилем.
В литературе встречается также объяснение, что развал управляемых колес нужен для разгрузки наружного подшипника в ступице. Кроме того, считают, что развал и схождение нужны для компенсации конструктивных и эксплуатационных люфтов подвески и рулевого привода с целью обеспечить минимальное сопротивление качению эластичной шины.
Рассмотрим подробнее эти положения колес, которые можно измерять угловыми или линейными величинами (см. рис. 1).
Схождение колес в домашних условиях определяется как разность расстояний между внутренними краями обода спереди и сзади.
Оптимальное значение, найденное заводом-изготовителем, как и метод регулировки, указывают в руководстве по эксплуатации автомобиля. Для измерения обычно применяют телескопические или складывающиеся линейки — самодельные или выпускаемые промышленностью. На СТО, оборудованных специальными стендами, схождение определяют по углу поворота колес, причем с большей, чем линейкой, точностью. Заданное схождение устанавливают, изменяя длину рулевых тяг, на которых предусмотрены специальные резьбовые муфты.
В основном схождение служит для устранения разворачивающего момента на колесе и ликвидации поперечного его проскальзывания. При этом. Следует помнить, что схождение больше всех других факторов влияет на износ шин и управляемость автомобиля. Если вы заметили, что возросло усилие поворота рулевого колеса и появился пилообразный износ рисунка протектора у шины (рис. 2), необходимо срочно проверить величину схождения.
Развал колес измеряется как угол наклона плоскости качения колеса относительно плоскости, перпендикулярной к опорной.
В домашних условиях развал чаще всего измеряют при помощи отвеса или угольника и линейки как разность размеров от отвеса (или угольника) до верхней и нижней закраин обода колеса. Для обода 13—14 дюймов 1 мм разности составляет примерно 10 угловых минут. Если появился увод автомобиля и обнаружен односторонний износ рисунка протектора (см. рис. 2), необходимо проверить развал колес.
У заднеприводных автомобилей его обычно регулируют установкой шайб под верхний рычаг подвески колеса. В переднеприводных с подвеской типа «Мак-Ферсон» угол наклона колеса регулируют поворотом эксцентрикового болта (ВАЗ—2108, «2109») или специального винта (АЗЛК—2141), расположенных на телескопической стойке.
Следует помнить, что изменение развала колес вызывает изменение схождения, поэтому после регулировки первого угла надо проверять и, если требуется, отрегулировать второй.
Кроме схождения и развала, на характер движения автомобиля влияют углы, на которые наклонены оси поворота колес, или, как их называли ранее (да порой и сейчас называют ветераны-автомобилисты), углы наклона шкворня. Углов этих два — поперечный и продольный.
Поперечный обеспечивает так называемую весовую стабилизацию управляемых колес. Благодаря ему при повороте в любую сторону передняя часть автомобиля поднимается и сила веса стремится вернуть колеса в начальное положение. У легковых автомобилей поперечный угол наклона предопределен взаимным расположением элементов подвески и регулировке не подлежит.
Виды ненормального износа протектора шин
$IMAGE2$
Рис. 2. Виды ненормального износа протектора шин (правое переднее колесо, вид сзади): 1 — чрезмерное положительное схождение; 2 — большое отрицательное схождение; 3 — отрицательный развал; 4 — чрезмерный положительный развал.
Продольный угол (известный также в среде автомобилистов под названием кастер) обеспечивает автомобилю свойство «держать дорогу», то есть возврат управляемых колес в положение «прямо» при любом их повороте, как это происходит у мотоциклов и велосипедов благодаря наклону вилки переднего колеса. Основанием подозревать нарушение кастера может служить увод автомобиля в сторону при нормальных углах схождения и развала, виляние автомобиля после того, как вы резким поворотом руля объехали препятствие (камень, яму и т. п.). Регулировка этого угла, как правило, предусмотрена в конструкции, но измерение его в обычных домашних условиях весьма затруднено. Это беда небольшая, потому что обращаться к нему требуется очень редко.
Следует помнить, что углы установки управляемых колес, указанные в инструкции по эксплуатации, выбраны с учетом взаимного влияния, поэтому при замерах и регулировке не следует игнорировать весовое состояние автомобиля.
В технической характеристике, приводимой в руководствах по эксплуатации, указывают углы для заправленного, полностью снаряженного автомобиля и иногда также для ненагруженного.
Надо иметь в виду, что первый вариант дает лучшие результаты, поэтому рекомендуем его тем, кто ездит преимущественно по хорошим дорогам и с большими скоростями. Именно при таких условиях наиболее сильно дают знать о себе все нарушения углов установки колес.
Если же все, включая развал и схождение, в порядке, а машина не улучшила поведение, попробуйте заменить сначала одно, а потом другое переднее колесо — бывают случаи, когда шины имеют очень разную жесткость из-за незаметного внешне повреждения корда (главным образом радиальные низкопрофильные — Ех-85, ИН-251, МИ-16, МИ-180 и т. п.).
В конструкции автомобиля правильное соотношение углов установки колес обеспечено подбором геометрических параметров рулевого механизма и привода на основе выбора места расположения рулевого механизма, длины рулевых тяг и поворотных рычагов, взаимной увязки всех их в единое целое под названием «геометрия рулевого привода». Поэтому нарушение ее в процессе эксплуатации неизбежно вызывает изменение в поведении автомобиля.
Однако, прежде чем заняться углами установки колес, надо убедиться, что ухудшившееся поведение автомобиля на дороге не вызвано другими причинами. Прежде всего проверьте и доведите до нормы давление воздуха в шинах, памятуя о том, что разница в левом и правом, особенно передних, колесах сильно влияет на характер движения машины.
Затем, вывесив колеса и вращая их рукой, проверьте геометрическую их исправность, измерив радиальное и боковое биение шин. Для этого зафиксированным неподвижным стержнем отметьте точки наибольшего и наименьшего биения на средней дорожке протектора, а также на боковине шины и затем определите разницу между положениями этих точек. Нормальным считают радиальное биение до 1, а боковое до 1,5мм.
Разумеется, проверка, а тем более регулировка углов установки колес не имеет смысла, если их положение нестабильно из-за неисправностей подвески: чрезмерно больших люфтов в шаровых опорах, сайлент-блоках рычагов, а также подшипниках ступиц, шарнирах рулевых тяг и т. п.
Все сказанное относится к так называемым статическим углам установки колес, то есть на определенном неподвижном автомобиле в одном весовом состоянии. При движении, однако, происходит постоянное колебание этих углов в результате изменения пространственного положения деталей подвески и рулевого управления. Поэтому подбор оптимального изменения установочных углов подвески автомобиля является сложной задачей конструкторов и испытателей.
В заключение отметим, что, как показывает практика, в большинстве случаев нарушение положения колес вызывается не естественным износом деталей подвески, а ударами о разные препятствия на дороге. Надо помнить, что у переднеприводных автомобилей (ВАЗ—2108, «2109») подвеска передних колес менее прочная и жесткая, чем у привычных «жигулей» и «москвичей», поэтому ездить на них надо внимательнее и аккуратнее — наши дороги, к сожалению, полны неожиданностей.