Углы установки колёс: как регулируются и на что влияют

Из этого материала вы узнаете:

Что собой представляют углы установки колес

На первый взгляд может показаться, что колеса любой машины установлены вертикально и параллельно по отношению друг к другу и вектору движения. Ведь в таком случае износ шин и сопротивление качению наверняка будет минимальным. Однако если внимательно присмотреться или провести измерения, окажется, что все колеса, а особенно ведущие, установлены под разными углами и к горизонтальной, и к вертикальной плоскости.

Не стоит считать, что после этих результатов проверки углов установки колес (УУК) автомобилю требуется ремонт – такая конструкция является нормальной и созданной автопроизводителем совершенно сознательно.

Возникает вопрос, почему параметры углов установки колес именно такие? Не каждый водитель знает, зачем это нужно, и дать развернутый ответ способен не любой мастер. Давайте вместе попробуем узнать, почему колеса ставят под углом и есть ли в этом необходимость.

Что собой представляют углы установки колес

Для начала обратимся к истории. Если вы когда-либо рассматривали экспонаты старого транспорта в музее, то могли заметить, что у карет, экипажей или лафетов колеса имеют положительный развал, то есть установлены с небольшим наклоном наружу, или, наоборот, отрицательный – с наклоном внутрь. Наверняка вы подумали, что конструкция транспорта имеет такой странный вид, потому что техника старая и колеса «расползлись» в разные стороны либо изначально не были аккуратно установлены строго вертикально.

Однако не все так просто. Оказывается, еще несколько веков назад конструкторы знали и про углы установки колес, и про положительный и отрицательный развал, применяя технологию в деле для определенных целей.

Древние инженеры считали, что если установить положительный развал, то при быстром движении колеса фаэтона или кареты дорожная грязь будет отлетать в сторону, не пачкая транспорт и пассажиров. Тихоходные грузовые тележки, напротив, имели отрицательный развал колес. При медленном движении такого транспорта грязь не разбрызгивается в разные стороны, зато если в пути настигнет неприятность в виде поломки каких-либо креплений колеса, последнему удавалось продержаться некоторое время, не соскакивая с оси, что помогало устранить неисправность до аварии.

Приглядевшись к огромным колесам восточных арб, также можно обнаружить их отрицательный развал. Установка углов колес выполнялась таким образом для того, чтобы повысить устойчивость повозки, поскольку при этом увеличивается колесная база. Это оказалось весьма полезно для подобного транспорта, ведь чем больше диаметр колес, тем выше находится центр тяжести самой арбы и выше риск опрокидывания.

Пушечные лафеты оснащались колесами с положительным развалом. Так артиллеристам было удобнее катить опору с орудием, схватившись за большие колеса сбоку и не переживая, что лафет отдавит ступни.

Как можно понять, об углах установки колес люди знали с давних времен и применяли эту технологию по-разному в каждом отдельном случае. Хотя, конечно, описанные причины, по которым колеса древних транспортных устанавливали так или иначе, отличаются от тех, которыми руководствуются современные конструкторы-автопроизводители.

В любом случае установка колес под правильными углами является одним из основных факторов, влияющих на управляемость и устойчивость машины как при прямолинейном движении, так и при поворотах. Оптимальные значения для каждой конкретной модели авто вычисляются на этапе проектирования геометрии подвески. Заданные при конструировании параметры со временем могут отклоняться от нормы, часто по причине естественного износа элементов подвески либо после ремонта. Поэтому требуется контролировать и периодически регулировать положение колес.

Что даёт правильная настройка углов установки колёс

После проверки и регулировки углов установки колес машина получает возможность улавливать силы, возникающие в месте контакта колеса и дорожной поверхности, вне зависимости от выбранного режима движения. Следовательно, поведение автомобиля становится предсказуемым, то есть стабильным при движении по прямой и устойчивым при поворотах, разгоне и торможении.

Кроме того, снижается сопротивление качению колес, которое возникает при их неподходящем положении относительно плоскости качения. Следовательно, уменьшается скорость и увеличивается равномерность износа шин, что положительно влияет на срок их эксплуатации.

Что даёт правильная настройка углов установки колёс

Производитель задает значения УУК для каждого конкретного транспортного средства. Геометрия подвески должна соответствовать назначению автомобиля и его конструктивным особенностям. Поскольку в ходе эксплуатации машины параметры могут постепенно отклоняться от заданных, конструктивно предусмотрена возможность настройки нарушенных углов установки колес. Однако число характеристик, которые возможно изменять, индивидуально для каждой модели.

Основные настройки углов установки колес

Развал

Развал колес (англ. camber) – это угол, образуемый плоскостью, перпендикулярной оси вращения колеса, и вертикальной прямой, проходящей через центр шины и место ее контакта с опорой. Развал может быть положительным или отрицательным. При положительном развале колеса наклонены наружу от кузова, при отрицательном – наклонены внутрь.

Этот угол установки колес является важным параметром в конструкции подвески автомобиля. При отклонениях от оптимальных значений развала поведение машины меняется:

• Слишком отрицательный развал делает авто более устойчивым при поворотах, однако при прямолинейном движении негативно влияет на сцепление с дорожным покрытием. Кроме того, наблюдается ускоренный износ внутренней поверхности покрышек.
• Слишком положительный развал, наоборот, обеспечивает надежное сцепление колес с дорогой, но снижает устойчивость в поворотах. При этом быстрее изнашивается наружная сторона покрышек.

В конструкции за значение развала отвечает расположение ступицы. УУК влияет на то, какой будет площадь зоны контакта шины с опорой. У машин с независимой двухрычажной подвеской положение ступичного узла задают верхний и нижний поперечные рычаги. В подвеске МакФерсона угол развала формируется нижним рычагом и амортизационной стойкой.

Схождение (сход)

Схождение колес (англ. toe) – это угол между вектором движения машины и плоскостью вращения колес. Еще сход можно определить как разницу расстояний между передними и задними бортами шин, установленных на одной колесной оси.

При измерении углов установки колес величину схождения выражают в градусах или миллиметрах.

Различают два вида схождения:

• Индивидуальное. Параметр рассчитывается для каждого отдельного колеса. Характеризует величину угла между плоскостью вращения колеса и вектором движения автомобиля.
• Суммарное. Рассчитывается как сумма значений индивидуального схождения у правого и левого колеса одной оси. Выражается в миллиметрах.

При положительном сходе (англ. toe-in) оба колеса одной оси повернуты внутрь относительно вектора движения, то есть плоскости их вращения пересекаются впереди машины. При отрицательном сходе (англ. toe-out), наоборот, колеса взаимно повернуты наружу, и плоскости вращения пересекаются позади авто.

Схождение

Как влияет на движение автомобиля отклонение значения схождения от оптимального:

• При установке слишком отрицательных углов схождения колес машина с трудом удерживает заданную траекторию движения. Автомобиль становится особо чувствительным к манипуляциям рулевой системой. Покрышки склонны к ускоренному износу с внутренней стороны.
• Слишком большое положительное схождение также усиливает реакцию авто на повороты руля. Покрышки быстрее изнашиваются с внешней стороны.

Угол поперечного наклона

Поперечный угол наклона оси поворота (англ. KPI) – это угол, образуемый осью поворота колеса и прямой, перпендикулярной к опоре, в поперечной проекции авто.

Благодаря заданному углу поперечного наклона при установке колес на автомобиль кузов немного приподнимается. Это приводит к возникновению силы тяжести, стремящейся вернуть шину в исходное (прямолинейное) положение. Корректно установленный параметр обеспечивает стабильное и предсказуемое поведение машины при прямолинейном движении.

Угол продольного наклона оси поворота колеса (кастер)

Продольным углом наклона оси поворота (англ. caster) называют угол между осью поворота колеса и прямой, перпендикулярной к опоре, в продольной проекции авто. Кастер может быть положительным, отрицательным или нейтральным. При положительном угле продольного наклона оси поворота автомобиль приобретает большее значение динамической стабилизации при движении на средней и высокой скорости, но ведет себя менее предсказуемо на малой скорости.

Особенности регулировки угла установки колёс на разных моделях автомобилей

Не все углы установки колес можно регулировать. Встречаются автомобили, у которых нельзя настроить развал. Например, это характерно для внедорожников с неразрезными, цельными мостами. У таких машин регулировать возможно только сход передних колес и иногда угол кастора (у некоторых старых Jeep Cherokee). Если у автомобиля в ходе эксплуатации изменится значение развала, скорее всего, это произошло из-за деформации балки. Подобное происходит, например, с Toyota Land Cruiser 80. Исправить ситуацию можно либо выправлением балки, либо заменой на новую.

У большинства бюджетных моделей углы установки задних колес в принципе невозможно регулировать, поскольку у них установлена торсионная балка. При бережном отношении к автомобилю значения УУК остаются неизменными в течение всего срока службы ТС.

Схождение и развал в конструкции с торсионной балкой заданы жестко. Их значения могут отклониться только при повреждении балки или износе запчастей. Интересно, что автоконцерн Volkswagen для своих машин когда-то производил комплект шайб, с помощью которых можно было изменить значение развала – для этого нужно было отодвинуть ступицу от кронштейна моста. Сейчас подобные комплекты продаются для переднеприводных ВАЗ. В теории такую манипуляцию можно провести с любым автомобилем, но далеко не каждый автомастер согласится на такую долгую и сложную работу, результат которой при этом не гарантирован.

Также существуют марки с передними независимыми подвесками, у которых конструктивно не заложена возможность регулировать развал. Автопроизводители имеют этим в виду, что пока элементы подвески исправны и целы, основные УУК не будут отклоняться до критических значений. Примером являются многие модели Volvo и Mazda, подавляющее большинство моделей Audi, все BMW, кроме Х5, последние поколения машин Honda Accord, а также Ford Focus I и II. У этих машин может быть подвеска МакФерсона, двух- или многорычажная.

Что при этом стоит знать водителю? Во-первых, углы установки передних колес у автомобилей все же регулируются. Значение схода меняется в силу усадки, происходящей в сайлентблоках. Во-вторых, если угол развала или кастора отклонился от нормы, значит, нужно заменить изношенные или поврежденные детали. Таким образом, допустимые пределы схождения имеют более широкий диапазон, и другие УУК сохраняют свои параметры дольше, поскольку обычно автопроизводитель закладывает в элементы подвески больший запас прочности.

Особенности регулировки угла установки колёс на разных моделях автомобилей

Кажется, что такая подвеска – мечта любого автомастера: достаточно подкрутить схождение, и регулировка завершена. А если что-то не так с развалом, то автовладельцу придется разориться на новые детали и их монтаж. Тем не менее нередко бывает, что основные УУК находятся в допустимых пределах, но при этом их сочетание идеальным не назовешь. Требуется коррекция, но ведь регулировка конструктивно невозможна! Как в таком случае автомастеру объяснить водителю, что углы установки управляющих колес в порядке, однако машина может иногда вилять, а резина быстро изнашиваться?

Подобная проблема встречается у праворульных японских машин, углы которых требуется регулировать под правостороннее движение. Иначе получится, что и водитель будет справа, и уклон дороги тоже вправо. При левостороннем движении эти факторы могли бы быть взаимно скомпенсированы. Для езды по российским дорогам регулировка УУК нужна, чтобы машину не уводило вправо, из-за чего неравномерно изнашиваются покрышки. Если возможна регулировка кастора и развала, то никаких проблем не будет. Но если регулировать нечего?

Поэтому все же лучше иметь машину, у которой будет предусмотрена регулировка, особенно при езде на иномарке по российским дорогам.

На мерседесах развал отрегулировать возможно, но есть другая загвоздка. Штатные болты из арсенала специалистов автосервиса не подойдут для такой работы – придется заранее приобрести специально предназначенный набор эксцентриков и взять с собой на СТО.

Если у машины сзади многорычажная подвеска или стоит МакФерсон, то почти всегда есть возможность регулировать сход и развал. Проверьте углы установки колес – возможно, их значения вышли за допустимые пределы из-за тех же сайлентблоков. Но и тут есть исключения, например Nissan R'nessa и Serena первых поколений. У этих машин установлена независимая подвеска, собранная на подрамнике, с упругой поперечной рессорой. Металлический подрамник спустя несколько лет использования авто может попросту лопнуть. Как в таком случае регулировать углы? Придется менять весь узел.

Туго приходится автовладельцам и мастерам автосервисов с подвесками с рычагами из алюминия. С годами стальные болты буквально привариваются к легкому металлу, и приходится исправлять неприятность при помощи болгарки.

Некоторые водители для профилактики раз в полгода (например, совмещая с сезонной сменой резины) заезжают в автосервис на проверку. И можно быть уверенным, что все в порядке – при регулировке осматривают все элементы подвески. Некоторые неполадки возможно обнаружить только на стенде проверки углов установки колес, но их просто пропустить при визуальном осмотре машины.

Если водителя не беспокоит управляемость автомобиля и необычно быстрый износ шин, то проверять УУК можно реже. Но если автовладелец планирует поставить покрышки нештатного колесного размера или отремонтировать подвеску, регулировка углов обязательна. И тут тоже могут быть разные варианты. Например, если требуется заменить шаровые опоры и поставить точно такие же детали от того же изготовителя, то нет необходимости устанавливать развал. Однако при замене на другие детали и при установке новых сайлентблоков требуется отрегулировать УУК.

Также новые пружины могут повлиять на значения и кастера, и схода, и развала. Особенно характерно это для подвески МакФерсона. Отметим, что раньше на рынке встречались шаровые, с которыми было невозможно добиться нужных параметров развала. При этом детали на вид почти не отличались от оригинальных.

Часто задаваемые вопросы об углах установки колес

Что такое плечо обкатки?

Плечо обкатки – это отрезок между точкой опоры и точкой пересечения оси вращения колеса с дорожным покрытием. При положительном плече обкатки точка пересечения оси дорожного покрытия с осью вращения колеса оказывается справа от оси симметрии колеса, при отрицательном – пересечение линий лежит слева. Если точка центра шины совпадает с указанной точкой пересечения прямых, плечо обкатки называют нулевым.

Что может повлиять на поведение машины, помимо углов установки рулевых колес?

• Обратное схождение в повороте по принципу Аккермана. Этим термином обозначается разница углов вращения внешнего и внутреннего колеса от центральной продольной оси автомобиля. За то, каким будет обратное схождение в повороте, отвечает рулевая трапеция.
• Собственно рулевая трапеция. Узел состоит из рычагов и механизма рулевых тяг. Задает нужные при поворотах углы поворота ведущих колес. Поскольку рычаги рулевой тяги и поворотный кулак расположены не под прямым углом относительно друг друга, при повороте наблюдается разница между расстояниями, которые проходят концы рычагов. Из-за этого оба управляемых колеса поворачиваются на разные углы.
• Вылет колесного диска. Так называют расстояние от центра обода до плоскости приложения колесного диска к ступице. От вылета диска зависят плечо обкатки и ширина колеи.

На стенде для регулировки углов установки колес необходимо правильно отрегулировать ходовую часть автомобиля, так как это обеспечивает управляемость транспортного средства и снижает скорость износа покрышек.

Что значит управление под влиянием памяти?

После поворота в одну сторону машина «хочет» продолжить движение в том же направлении. Такую ситуацию и называют управлением под влиянием памяти. Повернув в другую сторону, автомобиль снова пытается двигаться дальше в том другом направлении. Такое поведение не является нормой и встречается в том случае, если на подвеске МакФерсона слишком сильно затянута гайка амортизатора.

Чтобы выяснить причину проблемы, проверьте, не поврежден ли реечный рулевой механизм. Если у машины установлен усилитель рулевого управления, мог отказать золотниковый клапан.

Как вы можете убедиться, углы установки колес как на легковых автомобилях, так и на тяжелой технике стоит регулярно проверять и при необходимости (и возможности) регулировать. Это может предупредить преждевременный износ резины и повысить безопасность движения.