Керованість автомобіля і фактори, на неї впливають про які бажано знати

Кінематика повороту автомобіля на абсолютно жорстких колесах

Рульове управління автомобіля має забезпечувати таку кинематику повороту, при якій продолжненія осей всіх коліс перетинаються в одній точці, яка називається центром повороту:

Кінематика повороту автомобіля

Силовий відведення шини

У звичайному розумінні шина їде прямо, однак, тому що вона не тверда а еластична, то деформується під дією сил. Форма бігової доріжки ізкрівляется і в реальності шина починає їхати не туди куди прямує, а відхиляється від цього напрямку на якийсь кут δ.

Бічні сили, які діють на шину:

Відцентрова сила в повороті діє на автомобіль і він в свою чергу на шину. Щоб викликати силовий відведення, досить ледь помітно вильнути кермом.
Тіла тяжкості (теж діє на машину) а при наявності ухилу дороги в бік викликає силовий відведення шини. Будь-яка дорога повинна мати ухил у бік узбіччя. Це закладається в проект для того щоб з її поверхні стікала вода. Так само погані дороги мають безліч нерівностей втч таких які викликають силовий відведення шини.
На опір силовому відведенню шини впливають такі чинники:

Конструкція шини (наприклад радіальна жорсткіше діагональної, але і шини одного типу різної конструкції можуть мати різний опір силовому відведенню).
Тиск в шині. Чим більший тиск, тим менше силовий відведення.
Наявність тяги на колесі. Якщо вісь ведуча, то опір силовому відведенню менше. Чим більше тяга на осі, то менше шина може чинити опір силовому відведенню.
Співвідношення ширини і висоти профілю. Чим менше в процентному відношенні висота профілю, тим більше опір силовому відведенню. За цим якщо стоїть питання дилема поставити 15 "диски або 16" диски при однаковому зовнішньому діаметрі колеса, краще вибрати 16-е навіть враховуючи що вони трохи дорожче.
Співвідношення ширини профілю шини і ширини диска. Чим ширше диск, тим краще шина чинить опір силовому відведенню. Раціонально ставити диски, які на 20% вже профілю колеса. Наприклад якщо шина має ширину профілю 12.5 дюймів або 315мм, то для неї варто використовувати диски шириною 10J. Серед джиперів прийнято ставити вужчі диски щоб зменшити ймовірність розбортування при стравлювання тиску для руху по слабких грунтах. Так, все правильно але приймаючи таке рішення варто усвідомлювати і негативні сторони (щоб не гадати потім чому машина «нишпорить» по дорозі на швидкості вище 90).
Маса, яка припадає на колесо. Чим більше маса, тим гірше шина чинить опір силовому відведенню.
Нахил колеса по відношенню до площини дороги. Опір силовому відведенню гірше якщо колесо нахилене в бік бічної сили і навпаки.
Кутова жорсткість підвіски (та сама яка перешкоджає крену). Чим вона більше, тим більше силової відведення шин.
Кінематичний відведення колеса

Крен кузова може викликати нахил колеса по відношенню до площини дороги.

Залежна підвіска майже не викликає при крен кузова додатковий нахил крім заздалегідь встановленої величини розвалу коліс (крім дуже незначного нахилу в результаті деформації шин від перенесення мас).
Незалежна підвіска на подвійних поперечних важелях (ВАЗ-класика, Нива, Мітсубуісі Паджеро, Тойота Сурф / Хайлюкс / 4Раннер ітд) колесо крениться в бік крену кузова і викликає додатковий відведення колеса, який на передній поси корисний (але про це пізніше).
Незалежна підвіска на одному поперечному важелі (НАМИ-1, на сучасних автомобілях така не застосовується, лише її різновид «на косих важелях» наприклад на БМВ задня підвіска) викликає нахил колеса в сторону, протилежну крену кузова. Такий нахил зменшує відведення, це сприятливо для задньої осі.
Макферсон. Як правило викликає менший відведення ніж 2). Так само може бути застосована для передньої осі автомобіля.
Кінематичний відведення осі.

Оскільки шарніри важелів підвіски при крен в поворотах опісиваеют траєкторію колу відносно кузова, то і положення осі щодо кузова змінюється. Ось (залежною підвіски) може розгортатися щодо автомобіля (на більшості автомобілів так і відбувається) і тим самим підрулювати в ту чи іншу сторону. (Цей ефект зазвичай використовується для поліпшення керованості).

Поворот автомобіля на еластичних колесах

Якщо відведення передньої осі більше відведення задньої осі, то радіус повороту більше ніж був би на жорстких колесах. Такі автомобілі називаються автомобілями з недостатньою поворачиваемостью. При впливі бічної сили з'являється відцентрова сила, яка гасить обурення. Автомобіль стійкий. Курс трохи змінюється але корекція кермом компенсує обурення. Автомобіль рухається прямо, але передні колеса трохи повернені.

Якщо відведення осей однаковий, то радіус повороту такий яким він був би на жорстких. Такі автомобілі називаються автомобілями з нейтральною поворачиваемостью. При появі бічної сили, автомобіль починає боком «сповзати» з дороги. Корекція кермом легко компенсує возмузеніе. Автомобіль рухається трохи боком по курсу.

Якщо відведення передньої осі менше відведення задньої, то радіус поврот менше ніж був би на жорстких колесах. При впливі бічної сили з'являється відцентрова сила, яка не гасить обурення. Автомобіль не стійкий. Курс змінюється, корекція кермом можливо (не завжди) компенсує цю зміну. Автомобіль рухається боком, передні колеса повернені.

Це самий неприємний ефект. Реально для водіїв виглядає як «рискання» автомобіля по здавалося б прямій дорозі на великій швидкості.

Автомобілів з чисто нейтральної поворачиваемостью не буває. Як відведення осей автомобіля змінюється і в міру повороту рульового колеса і в залежності від крену кузова в повороті. Реальний сучасний автомобіль повинен при будь-яких умовах, будь-якому завантаженні, будь-якому маневрі мати певну недостатню обертальність. На практиці боротьба за керованість виглядає як боротьба з надлишковою поворачиваемостью. Автомобіль з надлишковою поворачиваемостью має таке поняття як «критична швидкість» вище за яку він здатний рухатися по криволінійній траєкторії без повороту керма. Такий автомобіль небезпечний якщо його максимальна швидкість вище критичної.

Методи боротьби з надмірною поворачиваемостью:

На передній осі:

Позитивний розвал передніх коліс автомобіля (колеса нахилені назовні).
Збільшення нахилу колеса назовні повороту при нахилі. Цей метод доступний тільки на незалежних підвісках.
Збільшення кутовий (проти крену) жорсткості ПЕРЕДНІЙ підвіски щодо задньої. Рекомендується має співвідношення кутових жорсткостей передньої щодо задньої в діапазоні 1.4-2.6. Кутова жорсткість підвіски залежить від:
Ресорної (пружинного) колії (відстань між центрами ресор або пружин). Чим більше відстань, тим більше кутова жорсткість. Ось тут проблема тому на передній осі як правило поставити пружини / ресори так само широко як на задній заважають поворотні кулаки. Тут перевага має незалежна підвіска тому її пружинна / ресора колія як правило дорівнює колісної.
Вертикальної жорсткості підвіски. Тут теж невелика нестиковочка. Як правило змінність ваги вантажу, що припадає на задню вісь змушує конструктора поставити більш жорсткі пружини / ресори ззаду а для керованості бажано навпаки.
Наявності стабілізатора поперечної стійкості (але це шкідлива штука, особливо для джипера. При наїзді на перешкоду тільки одним колесом, сумарна жорсткість складається з його жорсткості і жорсткості основного пружного елемента).
На задній осі:

Вплив типу приводу на керованість автомобіля

Схильний до недостатньої повроачіваемості. Оскільки наявність тяги на осі знижує опір силовому відведенню шини, то наявність тяги на передній осі збільшує силовий відведення а її відсутність на задній осі зменшує силовий відведення задньої осі отримуємо автомобіль схильний до недостатньої поворотності, що в загальному сприятливо для автомобіля. Якщо недостатня обертальність надлишкова, її легко зменшити кінематикою направляючого пристрою задньої підвіски (легше ніж навпаки)

Якщо не брати до уваги кинематику підвіски і співвідношення кутових жорсткостей, то автомобіль з повним приводом має обертальність близьку до нейтральної тому тяга в нього (як правило міжосьовий диференціал або симетричний або близький до симетричного) розподіляється по осях рівномірно і силовий відведення шин приблизно однаковий. Повний привід помітно знижує вимоги до підвіски автомобіля. Це те, чому постійний диференційний повний привід потрібен не тільки на нестабільних грунтах, але і на сухому асфальті.

Схильний до надмірної обертальності. Це найскладніше завдання для конструктора підвісок. Доводиться вдаватися до цілої низки заходів для зниження схильності автомобіля до надлишкової поворотності і йти на ряд компромісів. Список таких заходів приводиться вище.