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.

Различные параметры углов установки колес, регулировка и проверка

Поведение автомобиля на дороге определяется многими факторами, основными среди которых можно назвать конструкцию его подвески, тип и размерность шин, а также углы установки передних колес. От последних, к слову, зависит не только то, как машина поведет себя на дороге, но и износ шин и элементов подвески.

Чтобы сопротивление качению было минимальным, передние колеса авто должны вращаться в вертикальных плоскостях, параллельно продольной оси машины. Однако для того, чтобы повысить устойчивость автомобиля, улучшить управляемость и обеспечить после поворота самостоятельный возврат управляемых колес в положение, которое соответствует прямолинейному движению, передние колеса устанавливают под определенными углами относительно друг друга и кузова автомобиля.

По мере эксплуатации автомобиля, значения углов меняются и выходят за допустимые пределы, установленные заводом-изготовителем. Если регулировки сбиты не сильно, водитель долгое время может этого не замечать. По мере усугубления проблемы машину постоянно будет уводить в сторону при прямолинейном движении, начнется неравномерный износ резины и т.п.

Во избежание подобных проблем требуется периодическая проверка и регулировка углов установки передних колес. Желательно проводить эти процедуры не реже, чем раз в 30 тысяч км, а также после сильных ударов по ходовой (например, после попадания колесом в яму на высокой скорости).

Какие углы нужно регулировать

Проверка и регулировка углов установки колес проводится по трем параметрам, описанным ниже.

Кастор

Это угол продольного наклона оси поворота колеса относительно вертикали. Его значение может быть как положительным, так и отрицательным. Благодаря кастору, передние колеса стремятся самостоятельно вернуться в нейтральное положение. От него зависит изменение развала колес при повороте руля и стабилизация автомобиля при движении по дуге. Чем больше его значение, тем сильнее выражен стабилизирующий эффект.

При вывернутом руле колеса наклоняются в сторону поворота, обеспечивая вышеупомянутый стабилизирующий эффект. Значение кастора на современных заднеприводных машинах может достигать 10-12 градусов, на автомобилях с передним приводом кастор выставляют меньше, порядка 5-8 градусов.

Схождение колес

Эта величина также может быть как положительной, если линии, проведенные вдоль управляемых колес пересекутся перед автомобилем, так и отрицательной, если точка пересечения окажется позади. Следует отметить, что чем ближе к нулю угол схождения, тем меньшее сопротивление качению испытывает машина.

Отрицательное схождение – явление крайне нежелательное. Оно вызывает ухудшение управляемости, худший отклик на работу рулем приводит к рысканию автомобиля по дороге и повышает опасность возникновения неуправляемого заноса.

При положительном схождении управляемых колес машина лучше отзывается на работу рулем, легче входит в повороты, а, кроме того, обретает дополнительную поворачиваемость. Колеса задней оси также устанавливаются с положительным схождением, в результате машина становится более устойчивой при прямолинейном движении.

При сильном отклонении углов схождения от нормы, возникает повышенный пилообразный износ протектора шин:

• при положительном – его внешней части;
• при отрицательном – внутренней.

Развал колес

Развалом называется угол между вертикалью и плоскостью вращения колеса. Если колеса наклонены к центру автомобиля, угол развала отрицательный, при наклоне наружу угол положительный. Отклонение углов развала от нормы ведет к усиленному износу протектора, кроме этого, машину будет постоянно уводить в сторону колеса, имеющего больший угол развала.

Как выполняется проверка и регулировка углов установки колес

Многие недобросовестные автомастера сразу, как только автомобиль заехал на стенд, принимаются регулировать углы установки колес. В этом случае лучше сразу отказаться от услуг таких «специалистов». Первое, с чего начинается комплекс процедур – проверка технического состояния автомобиля, а именно:

1. наличие люфта в рулевом колесе и ступичных подшипниках;
2. наличие радиального и осевого биения колесных дисков;
3. исправность узлов подвески;
4. давление воздуха в шинах.

Кроме того, проверка и последующая регулировка должна выполняться только когда автомобиль полностью разгружен, т.е. ни в салоне, ни в багажнике не должно быть ничего лишнего, и если мастер не поинтересовался, полностью ли автомобиль разгружен, это серьезный повод усомниться в его квалификации.

Последний подготовительный этап – установка рулевой рейки в нейтральное положение. Вычисляется требуемое положение вручную путем вращения руля от упора до упора. Половина общего числа оборотов и будет серединой рулевой рейки. Если эту процедуру пропустить, радиусы поворота автомобиля влево и вправо будут различаться, что не добавит комфорта управлению.

После выполнения всех необходимых приготовлений можно приступать к регулировке углов установки управляемых колес. Процедура выполняется в три этапа со строгим соблюдением последовательности: установка кастора – установка развала – установка схождения.

В зависимости от типа подвески установка углов кастора и развала выполняется различными способами: добавлением или удалением регулировочных шайб, ползунковыми механизмами, эксцентриковыми болтами. Многие автомобили конструктивно лишены возможности регулировать развал и угол продольного наклона оси поворота колес, в их числе BMW, некоторые модели Mercedes и Daewoo. Схождение управляемых колес на всех машинах регулируется единственным способом: изменением длины рулевых тяг.

Как влияют углы установки передних колес на управляемость

Для наглядной демонстрации влияния углов установки управляемых колес на поведение машины были проведены практические испытания на автомобиле ВАЗ-2114. Автомобиль новый, после предпродажной подготовки. Поездка со штатными регулировками выявила «легкий» руль и «ватные» отклики на его работу. Проверка казала, что все углы, за исключением кастора находятся в пределах заводских допусков.

Вариант первый: отрицательный кастор

Угол продольного наклона стоек был выставлен максимально отрицательным. Передние колеса при этом максимально смещаются назад. Подобное можно наблюдать на старых «ушатанных» автомобилях, либо на машинах с сильно задранной задней частью.

Тестовая «Самара» после регулировки стала четко реагировать на малейшие движения рулем, руль стал очень «легким», однако машина начала проявлять склонность к рысканию, поведение стало нестабильным, управление стало требовать от водителя максимальной концентрации. В поворотах необходимо постоянно подруливать, выполнить «переставку» на высокой скорости практически невозможно.

Вариант второй: правильные настройки

Кастор выставлен нормально-положительным, развал и схождение выставлены «в ноль». Характер ВАЗ-2114 резко изменился: руль стал упругим и информативным, для его вращения требуется больше усилий. Автомобиль сохраняет траекторию при движении по прямой, его поведение на дороге стало предсказуемым, и правильным.

Вариант третий: излишне положительный кастор

Продольный наклон стоек выставлен на максимально положительный угол. Поскольку такой угол без коррекции схождения выставлять опасно, угол схождения также выставляется «в плюс». На первый взгляд, в сравнении с предыдущим вариантом изменения не сильные: руль стал легче, кузов стал немного сильнее раскачиваться в поворотах, машина стала «ленивее» отзываться на работу рулем. Однако в быстрых поворотах переднюю ось начинает сносить, а скорость, на которой можно безопасно выполнить «переставку», снижается.

Вариант четвертый: спортивный

Кастор остается положительным, все остальные углы выставляются на отрицательные значения. В результате руль стал значительно «тяжелее», управление при этом четкое. Автомобиль входит в повороты и выполняет «переставку» на существенно больших скоростях, чем при всех предыдущих настройках.

Какие настройки лучше?

Предпочтительнее выбирать углы установки управляемых колес, рекомендованные заводом-изготовителем, поэтому для большинства автовладельцев самым приемлемым будет второй вариант. «Спортивные» параметры в повседневной жизни себя вряд ли оправдают, поэтому их можно рекомендовать только околоспортивной публике, любящей ставить эксперименты над автомобилями.