Углы установки колес автомобиля

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).

Положительный и отрицательный углы развала колес

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.

Схождение колес автомобиля

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.

Положительное и отрицательное схождение колес

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.

Значение плеча обкатки

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 развала на стойке Макферсон

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.

Проверка и корректировка углов установки колёс

При нормальных условиях эксплуатации обычно не требуется частая проверка и корректировка установки колес. Однако, если шины имеют неравномерный износ, если рулевое управление дефектное, или если подвеска нуждается в ремонте из-за дорожного происшествия, следует проверить и откорректировать установку колес.

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Если колеса нужно правильно установить, то сам процесс установки следует проводить правильно и точно. Установка колес подразумевает несколько параметров, таких как развал, продольный наклон оси поворота, поперечный наклон оси поворота и т.д. и каждый параметр тесно взаимосвязан с другим параметром.

При проверке и корректировке необходимо учесть все параметры и их связь одного с другим.

2. ГДЕ ПРОВОДИТЬ ИЗМЕРЕНИЯ И ПРЕДОСТОРОЖНОСТИ, СВЯЗАННЫЕ С ПРИМЕНЕНИЕМ ПРИБОРОВ

За последние годы появилось множество новых приборов для проверки установки колес, поэтому естественно, что Вы захотите овладеть правильными методами работет с каждым типом прибора. Заметим, что приборы высокой точности могут быть довольно сложными и могут возникать погрешности, о которых Вы не знаете. Поэтому необходимо периодически обслуживать приборы, чтобы обеспечить их постоянную точность и надежность.

Всегда проводите измерения установки колес, когда автомобиль стоит на ровной горизонтальной площадке. Это необходимо потому, что несмотря на точную работу прибора, не могут быть получены правильные значения, если площадка, на которой выполняются измерения не горизонтальна.

3. НЕОБХОДИМОСТЬ ПРОВЕРКИ ПЕРЕД ИЗМЕРЕНИЯМИ УСТАНОВКИ КОЛЕС

Перед измерением установки колес следует проверить каждый параметр, влияющий на установку колес, и должны быть сделаны необходимые исправления. Правильное выполнение этой подготовительной операции обеспечит точность измерений. Параметры, которые следует проверить перед измерениями установки колес, следующие:

• Давление воздуха в шинах (при стандартных условиях)

• Заметный неравномерный износ шин или различия в размерах шин

• Биение шин (радиальное и торцовое)

• Зазор в шаровом шарнире из-за износа

• Зазор в подшипниках передних колес из-за износа

• Зазор в наконечниках рулевых тяг из-за износа

• Длины левой и правой штанг

• Разница между колесными базами левой и правой сторон

• Деформация или износ деталей рулевого привода

• Деформация или износ деталей, связанных с передней подвеской

• Боковой наклон кузова (расстояние от поверхности дороги до низшей точки шасси)

4. ВАЖНОСТЬ УСТАНОВКИ РАССТОЯНИЯ ОТ ПОВЕРХНОСТИ ДОРОГИ ДО НИЖНЕЙ ТОЧКИ ШАССИ ПЕРЕД ИЗМЕРЕНИЕМ УСТАНОВКИ КОЛЕС

На автомобиле с независимой передней подвеской такие параметры установки колес как развал и продольный наклон оси поворота изменяются в зависимости от нагрузки, потому что изменяется расстояние от поверхности дороги до нижней точки шасси. Поэтому в руководстве должны быть указаны параметры установки колес для определенного клиренса. Если нет специальных указаний, стандартными параметрами установки колес, приведенными в руководстве по ремонту и т.д., являются параметры для указанного клиренса, когда автомобиль не нагружен.

5. ДОРОЖНЫЕ ИСПЫТАНИЯ

После регулировки передней оси, подвески, рулевого управления и/или установки передних колес проведите следующие дорожные испытания для проверки результатов регулировки:

1. Рулевое колесо должно находиться в правильном положении при прямолинейном движении.

2. При движении по ровной дороге автомобиль должен двигаться прямо без увода влево или вправо.

3. Не должно быть чрезмерного «шимми» или вибрации

Рулевое колесо должно легко поворачиваться в любом направлении и должно быстро и плавно возвращаться в исходное положение при его освобождении.

Рулевое колесо не должно поворачиваться в какую-либо сторону при торможении автомобиля на горизонтальной ровной дороге.

ПРОВЕРКА НА НЕОБЫЧНЫЙ ШУМ

Во время дорожного испытания не должно быть слышно никакого ненормального шума. Кроме того, при полном повороте рулевого колеса детали рулевого управления и подвески не должны касаться шасси или кузова.

6. РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЯ И КАК ИХ ИСПОЛЬЗОВАТЬ

ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ

Сравните результаты измерений каждого параметра со стандартными значениями, принятыми для каждой модели автомобиля, и оцените, являются ли результаты хорошими или плохими.

Если измеренные величины имеют отклонения от стандартных значений, необходима корректировка.

Проведите корректировку параметров, для которых имеются механизмы регулировки, используя эти механизмы.

В случае, когда для параметров, таких как поперечный наклон оси поворота, нет механизмов регулировки, найдите неисправную деталь, замените или отремонтируйте ее. Однако, даже когда имеется механизм для регулировки параметров, если отклонение превышает предел регулирования механизмом регулировки, следует также определить неисправную деталь, заменить или отремонтировать ее.

1. УСТАНОВКА ПЕРЕДНИХ КОЛЁС

Для регулировки сходимости измените длины поперечных рулевых тяг, соединяющих рычаги поворотных кулаков.

(1) Если поперечная рулевая тяга расположена позади цапф, увеличение длины поперечной рулевой тяги дает увеличение сходимости. Если поперечная рулевая тяга находится перед цапфами, увеличение длины тяги дает увеличение обратной сходимости.

(2) В случае, когда установлены две поперечные рулевые тяги, регулировка сходимости осуществляется путем одинакового изменения длин левой и правой рулевых тяг. Если длины левой и правой рулевых тяг будут разные, даже точная регулировка сходимости даст неправильную регулировку углов поворота.

2) Развал и продольный наклон оси поворота

Места и методы регулировки развала и продольного наклона оси поворота зависят от типов автомобилей и подвесок.

Регулировка развала и продольного наклона оси поворота осуществляется раздельно или одновременно, в зависимости от системы подвески.

Поскольку сходимость изменяется при регулировке развала и/или продольного наклона оси поворота, после этих регулировок следует всегда проверять сходимость. Процесс регулирования зависит от модели автомобиля, поэтому за подробностями обращайтесь к соответствующему руководству по ремонту.

Обзор методов регулировки для автомобилей, имеющих отдельные механизмы регулировки развала и продольного наклона оси поворота, приведен на следующих трех страницах.

В настоящее время системы подвесок, у которых можно регулировать развал и продольный наклон оси поворота, ограничены несколькими типами.

(1) Раздельная регулировка развала

В соединении между амортизатором и поворотным кулаком предусмотрен эксцентриковый механизм. Развал регулируется изменением относительного угла между амортизатором и поворотным кулаком.

Этот способ регулировки развала используется в подвесках стоечного типа.

(2) Раздельная регулировка продольного наклона оси поворота

Продольный наклон оси поворота регулируется изменением расстояния между нижним рычагом и стойкой с помощью гайки или распорной детали штанги стойки. Этот способ регулировки используется для подвесок стоечного или двухрычажного типов, в которых штанга стойки расположена впереди или позади нижнего рычага.

(3) Одновременная регулировка развала и продольного наклона оси поворота

(а) На внутреннем конце нижнего рычага предусмотрен установочный болт с эксцентриком. Поворот этого болта сдвигает ось нижнего рычага влево или вправо. Это вызывает перемещение нижнего шарового шарнира по дуге, потому что нижний рычаг удерживается штангой стойки. Происходит одновременная регулировка развала и продольного наклона оси поворота. Этот способ регулировки используется для подвесок стоечного и двухрычажного типов.

Развал и продольный наклон оси поворота автомобиля ’’Лексус» LS400 регулируются как указано выше в п.п. (2) и (3) (а).

(б). Между осью верхнего рычага и опорной поверхностью рамы предусмотрены регулировочные прокладки. Угол установки верхнего рычага, т.е., положение верхнего шарового шарнира, изменяется путем увеличения или уменьшения числа и/или толщины регулировочных прокладок. Поскольку ось верхнего рычага крепится к раме в двух точках (с регулировочными прокладками спереди и сзади), развал и продольный наклон оси поворота можно отрегулировать одновременно. Этот способ регулировки применяется в подвеске двухрычажного типа.

(в.) Спереди и сзади нижнего рычага используются установочные болты с эксцентриками. При повороте этих эксцентриков изменяется угол установки нижнего рычага, изменяя, тем самым, положение нижнего шарового шарнира. Этим способом, как и способом, приведенным в п. (б.) , где можно изменять угол установки верхнего рычага, используя упомянутые регулировочные прокладки, можно регулировать одновременно развал и продольный наклон оси поворота. Этот способ регулировки используется в подвеске двухрычажного типа.

(4) Пример регулировок развала и продольного наклона оси поворота

Здесь, используя пример регулировки развала и продольного наклона оси поворота путем вращения установочных болтов с эксцентриками, мы рассмотрим, насколько нужно поворачивать установочные болты.

Ниже показан пример стандартных величин:

Развал		Продольный наклон оси поворота
Стандартная проверка	Стандартная регулировка	Стандартная проверка	Стандартная регулировка
45’±45′	45’+30′	2°30’±45′	2°30’±30′

(а) Измерьте развал и продольный наклон оси поворота

Величины, полученные при измерении: Развал: 2°

Продольный наклон оси поворота: 3°

(б.) Проверьте, находятся ли полученные при измерении величины в пределах стандартных значений. В приведенном здесь примере развал имеет отклонение от стандартных значений, поэтому необходима регулировка.

(в) Найдите пересечение (А) линии развала 2° и линии продольного наклона оси поворота 3° на номограмме.

(г.) Проверьте по номограмме, насколько нужно повернуть передний и задний регулировочные эксцентрики.

Передний эксцентрик: +7,5 (поверните болт на 7,5 делений по шкале в направлении ’’плюс”).

Задний эксцентрик: +5 (поверните болт на 5 делений по шкале в направлении . «плюс”).

(д.) Снова измерьте развал и продольный наклон оси поворота, чтобы убедиться в соответствии полученных при измерении величин их стандартным значениям. (Если они не находятся в пределах стандартных значений, проверьте, не деформирован ли рычаг подвески и т.д.).

3) Угол поворота колеса Можно отрегулировать при наличии стопорного болта поворотного кулака, но нельзя отрегулировать, если такого болта нет.

2. УСТАНОВКА ЗАДНИХ КОЛЕС

Установка задних колес независимой задней подвески производится путем регулировки развала и сходимости. Способ регулировки развала и сходимости различен для различных типов подвески. Некоторые модели не имеют механизма регулировки развала.

Обычно предусматривается рычаг с эксцентриком, который определяет положение колеса относительно кузова. Путем поворота этого эксцентрика рычаг можно сдвинуть влево или вправо, изменяя направление колеса и, тем самым, регулируя сходимость.

Подвеска двухзвенного типа со стойкой

Как и при регулировке сходимости передних колес, если длина задних рычагов (правого и левого) неодинакова при раздельной регулировке сходимости задних колес, углы левого и правого колес будут различными независимо от правильности установки сходимости. По этой причине, прежде всего, откорректируйте углы левого и правого колес, а затем отрегулируйте сходимость.

В двухрычажной подвеске одновременно регулируются развал и сходимость. Причина того, что развал и сходимость изменяются одновременно, состоит в том, что на нижних рычагах № 1 и № 2 установлены эксцентрики ниже оси колеса, поэтому если один из рычагов сдвинуть влево или вправо, то изменяется и сходимость.- Если сдвинуть на одинаковую величину оба рычага влево или вправо, изменится развал.

Регулировки можно производить таким же способом, как и для регулировки развала и продольного наклона оси поворота передних колес, используя подобную номограмму.

ПОИСК И УСТРАНЕНИЕ НЕИСПРАВНОСТЕЙ, ИСПОЛЬЗУЯ СУММАРНЫЙ УГОЛ

Суммарный угол рассматривается как сумма углов развала (а) и поперечного наклона оси поворота (b).

Если измерение развала и/или поперечного наклона оси поворота выходит за пределы стандартных значений, причину дефекта зачастую можно отыскать путем проверки суммарного угла, как показано ниже:

У некоторых передних подвесок стоечного типа, используемых в переднеприводных автомобилях с передним расположением двигателя, допускается раздельная регулировка развала. В таких случаях определить причину неправильного развала и поперечного наклона оси поворота с помощью суммарного угла становится невозможным.