СТАБИЛЬНОСТЬ УДЕРЖАНИЯ ТРАЕКТОРИИ

Стабильность удержания траектории характеризуется способностью автомобиля устойчиво сохранять заданное направление движения и поворачиваемостью – показателем, который говорит о поведении автомобиля в повороте.

Поворачиваемость бывает:

• недостаточная – боковой увод передних колес больше, чем боковой увод задних.
• избыточная – боковой увод колес задней оси больше, чем увод колес передней оси. В этом случае у автомобиля сносит заднюю ось, вплоть до разворота
• нейтральная – поведение машины, когда степень увода колес передней и задней осей равны и траектория движения центра масс машины соответствует заданному радиусу.

На поворачиваемость больше всего влияет тип привода автомобиля:

• заднеприводный автомобиль склонен к избыточной поворачиваемости
• переднеприводный автомобиль склонен к недостаточной поворачиваемости
• полноприводный автомобиль наиболее близок по характеристикам к нейтральной поворачиваемости

На способность автомобиля устойчиво сохранять заданное направление движения максимальное влияние оказывает тип подвески:

• зависимая подвеска не обеспечивает приемлемых показателей за счет изменения углов колес при разных условиях
• независимая подвеска обеспечивает лучший уровень стабильности

Зависимая подвеска – подвеска автомобиля, у которой перемещение одного колеса оси зависит от перемещения другого колеса. Передача сил и моментов от колёс на кузов (раму) здесь может осуществляться таким упругим элементом как рессора, а в случае применения иных типов упругих элементов — рычажными механизмами разнообразных кинематических схем.

Независимая подвеска – подвеска автомобиля, у которой перемещение одного колеса оси не зависит от перемещения другого колеса. Независимо от типа упругого элемента передача сил и моментов от колёс на кузов (раму) здесь всегда осуществляется рычажными механизмами разнообразных кинематических схем.

Зависимые подвески используются на автомобилях, которые перевозят тяжелые грузы или требуют экстремального сцепления в условиях бездорожья.

Независимые подвески являются более совершенными, но сложными и обеспечивают лучшую управляемость и комфорт при езде.

К основным установочным параметрам подвесок, влияющих на стабильность удержания траектории относят:

• плечо обката
• кастер
• угол поперечного уклона оси поворота колеса.

Плечо обката – это расстояние по прямой между точкой, в которой ось поворота колеса пересекается с дорожным полотном, и центром пятна контакта колеса и дороги (в ненагруженном состоянии автомобиля). Оно может быть нулевым, положительным и отрицательным.

Долгое время на большинстве автомобилей использовались сравнительно большие положительные значения плеча обката. Это позволяло уменьшить усилие на рулевом колесе при парковке за счет того, что колесо катилось при повороте руля, а не просто проворачивается на месте, и освободить место в подкапотном пространстве за счёт выноса колёс «наружу». Однако при наезде колёс одного борта на участок, имеющий отличный от основной дороги коэффициент сцепления, при проезде любой неровности, при проколе одной из шин руль начинал сильно «рваться из рук».

Начиная с 1970х – 1980х годов, по мере увеличения скоростей движения автомобилей и внедрения усилителей рулевого управления стали массово появляться автомобили с нулевым или даже отрицательным плечом обката. Это позволило минимизировать описанные опасные эффекты и улучшить ощущения от управления автомобилем.

Кастер — угол продольного наклона оси поворота колеса автомобиля. Представляет собой угол в продольной плоскости автомобиля между вертикальной линией и линией, проходящей через центры поворота колеса.

Эта линия проходит через шаровые опоры верхнего и нижнего рычагов подвески («классическая» двухрычажная подвеска), либо через верхнюю и нижнюю точки крепления амортизаторной стойки (подвеска типа «Мак-Ферсон») Кастор может быть как положительным, так и отрицательным.

Положительный кастер (линия наклонена назад) создает стабилизирующий момент на скорости – обеспечивает динамическую стабилизацию. Чем угол больше, тем больше стабилизирующий момент при вывернутых колёсах. Он возникает из-за того, что точка контакта колеса с поверхностью лежит несколько позади оси поворота, при отклонении колеса от прямолинейного движения возникают боковые силы, стремящиеся вернуть колесо в начальное положение.

Отрицательный кастер (линия наклонена вперед) применяли раньше до начала массового применения усилителей руля. Он позволял облегчить усилия на рулевом колесе при маневрировании на скорости, но в то же время не обеспечивал стабилизации – водителю приходилось постоянно «отлавливать» неровности.

На автомобилях с передним приводом динамическая стабилизация обеспечивается так же тем, что ведущие колеса «вытягивают» его из поворота – в таких случаях кастер делают меньше. На автомобилях с задним и полным приводом угол кастера больше.

Угол поперечного уклона оси поворота колеса (SAI – Steering Axis Inclination)— угол между вертикалью и проекцией оси поворота колеса на поперечную плоскость автомобиля. Этот угол обеспечивает самовыравнивание управляемых колёс за счёт веса автомобиля – весовую стабилизацию. Динамическая стабилизация работает она только на достаточно высоких скоростях. При движении и маневрировании со скоростью пешехода работает весовая стабилизации.

При повороте колеса ось шкворня опускается относительно исходной точки 0 благодаря углу поперечного наклона тем самым приподнимая автомобиль. Вес поднятой части автомобиля пытается вернуть все в исходную, устойчивую позицию, т.е. повернуть руль в нейтральное положение.

Выбор величины SAI – поиск оптимума. С уменьшением поперечного угла эффективность весовой стабилизации снижается. Избыточный наклон приводит к чрезмерному усилию руления при маневрировании, сопровождающемся поворотом колес на большой угол, например при парковке.