знову кастер

Кастером (Caster) або кутом подовжнього нахилу називається виражене в градусах відхилення осі повороту керованого колеса до вертикалі, якщо дивитися на автомобіль збоку. Кут цей також може бути позитивним і негативним і впливає на курсову стійкість, обертальність і повернення рульового колеса в ІП (Початкове Положення).

Позитивний кут нахилу забезпечує повернення до прямолінійного руху після проходження повороту, а також підвищує курсову стійкість автомобіля. Перевищивши визначений ліміт, надмірно великий кут кастера призведе до сильно збільшеному зусиллю на кермі і погіршення згладжування нерівностей дорожнього полотна. На швидкості може виникнути ефект «вобблінга» (wobbling) або наростаючі коливання колеса через велику схильність до повернення «керма» в ІП, для гасіння яких застосовуються спеціальні амортизатори в рульовому управлінні. Взагалі, надмірний кут кастера (від вертикалі) призводить до сильного зносу боковин покришок в поворотах (на рис. - червона зона покришки).

У вимірах, крім заданих допусків установки коліс, також присутній крос-кастер - різниця між значеннями кутів лівого і правого колеса. Автомобіль веде в бік найменшого кастера при значенні «кросу» більш 0.50 °. Крос-кастер великих значень використовується в специфічних видах гонок з інтенсивним одностороннім постійним бічним прискоренням.

Крутий кут кастера (більш вертикальний позитивний)

Збільшує обертальність при накаті і гальмуванні на вході в поворот.
Чому? Уявіть, що кут кастера є вертикальним. Тепер уявіть, що ви повертаєте, колеса повертаються на бік. Чим більше вертикальний кут кастера, тим більше колеса відхиляються на сторону, забезпечуючи вам більш крутий захід у поворот.

Збільшує ефективність підвіски.
Чому? Внутрішні шарніри підвіски, для цілей дискусії, розташовані паралельно шасі (горизонтально), це означає, що важелі підвіски переміщаються вгору і вниз вертикально. Тепер, уявіть, що кут кастера вертикальний, це означає, що вісь повороту колеса паралельна напрямку руху важелів підвіски. І нарешті, припустимо, що амортизатори вирівняні у вертикальній площині (верхня частина не виступає вперед або назад щодо нижньої частини), розташовані перпендикулярно поздовжньої осі автомоделі. Оскільки нерівності на поверхні траси викликають вертикальне відхилення коліс, ніж більш вертикально орієнтований вузол повороту коліс, тим краще передня підвіска поглинає вибоїни без зайвого тертя в підвісці.

Зменшує обертальність при прискоренні на виході з повороту.
Чому? Коли ви збільшуєте потужність на виході з повороту, відбувається перенесення ваги від передніх коліс до задніх коліс. Чим більше вертикальний кут кастера, тим менше ефективне зміна розвалу коліс, тому ТІЛЬКИ статичний розвал зовнішніх коліс визначає наскільки добре колеса чіпляються за поверхню. Оскільки колеса не можуть ефективно чіплятися за поверхню, зниження ваги спереду викликає більш легку втрату зчеплення, викликаючи недостатню обертальність автомоделі.

Знижує самоцентрування коліс.
Чому? Уявіть, що кут кастера вертикальний. Тепер уявіть, що ви тримаєте передній край колеса і переміщує його з боку в бік. Колесо відхиляється відхиляється пропорційно тому, як ви перенесли його руками. Вертикальний кастер вкрай нестабільний, так як відсутній сила, яка примушує колеса підтримувати прямий напрямок.

Пологий кут кастера (більш похилий)

Зменшує обертальність при накаті і гальмуванні на вході в поворот.
Чому? Уявіть, що кут кастера настільки великий, що він є горизонтальним (хоча це неможливо). Тепер уявіть, що ви повертаєте, колеса не будуть повертати на бік, але швидше за верхня частина коліс буде нахилятися з боку в бік. Чим більше нахилений кут кастера, тим менше колеса відхиляються на сторону, забезпечуючи менш крутий захід у поворот.

Збільшує обертальність при прискоренні на виході з повороту.
Чому? Чим більше нахилений кут кастера, тим більший ефективний розвал ви отримаєте, коли повертаєте передні колеса. Коли ви збільшуєте потужність на виході з повороту, відбувається перенесення ваги від передніх коліс до задніх коліс. Зазвичай це викликатиме втрату зчеплення передніх коліс і недостатню обертальність. Однак, оскільки присутній більший ефективний розвал через більш похилого кута кастера, "нахилені" передні колеса можуть більш ефективно чіплятися за поверхню, дозволяючи автомоделі краще чинити опір відцентрової силі, і забезпечують більшу величину контролю при виході з повороту.

Збільшує самоцентрування коліс, але знижує стабільність на прямих ділянках.
Чому? Уявіть передні колеса магазинної візки (які мають дуже похилим Кастером). Штовхніть візок вперед, передні колеса будуть завжди прагнути самоцентріроваться. Чим більше нахил кута кастера, тим більше рульове управління буде прагнути повернути себе в середнє положення. Однак, чим більше нахил кута кастера, тим більше величина сили, що прагне вирівняти колеса. Зрештою, сила стає настільки великою, що колеса почнуть вібрувати (коливатися), знижуючи стабільність на прямих ділянках.

Але повернемося безпосередньо до практики. Теорія теорією, але нас, як любителів саме гонок, в більшій мірі цікавить поведінка машини на трасі, а не розрахунок формул з глибоким зануренням в океан цифр)

Для тестів вибрали "Самару" ВАЗ-2114, так як більшість сучасних іномарок не обтяжує власника діапазоном і вибором регулювань. Там всі параметри закладені заводом-виготовлювачем і вплинути на них без конструктивних переробок досить складно. Так що для наших досліджень український автомобіль виявився краще.

Ось він - новенький ВАЗ-2114, тільки що пройшов передпродажну підготовку. Коротка подорож виявляє зненацька "легкий" кермо і при цьому досить-таки безхарактерне поведінку автомобіля на дорозі. Тому в першу чергу - на стенд "сходу-розвалу", щоб оцінити, що ж отримує споживач в магазині. Заміри дещо насторожують, хоча основні параметри знаходяться в полі допуску, за винятком поздовжнього кута нахилу осі повороту лівого колеса (кастера). Схоже, і на заводському конвеєрі думають більше про знос шин, ніж про їздових якостях машини. Що ж, міняємо заводські регулювання на задумані.

Стосовно до передньої підвіски вітчизняного передньопривідного автомобіля установка кутів завжди починається з регулювання кастера. Саме цей параметр, з одного боку, є визначальним для інших, а з іншого - в меншій мірі позначається на знос шин і інших нюансах, пов'язаних з коченням автомобіля. Більш того, дана операція найбільш трудомістка - думається, саме тому про неї "забувають" на заводі. Тільки потім, розібравшись з поздовжніми кутами, грамотний майстер починає регулювати розвал, а потім і сходження коліс.

За що ж відповідає кастер? Спантеличуємо оператора проханням максимально "зіпсувати" кути поздовжнього нахилу стійок, повівши їх у "мінус". Візуально ми як би зрушуємо передні колеса назад, до бризговика колісних ніш. Ситуація, досить часто зустрічається на старих і сильно "уїжджених" машинах або після установки проставок, що піднімають задню частину транспортного засобу. Після стенда котиться автомобіль набагато краще, ніж в "заводському" варіанті, однак щось у його поведінці насторожує. Окремо всі начебто непогано: легкий кермо, швидкі відгуки на його найменші відхилення, хороша стабільність на прямій. Однак скоро розумієш - "Самара" стала зайво нервової і верткий, що особливо помітно після 80-90 км / ч. Вона лякає нестабільністю відгуків при вході в поворот (необов'язково швидкий). Автомобіль так і норовить рискнуть кудись в сторону, вимагаючи від водія постійного підрулення. Ситуація ще більш ускладнюється при виконанні маневру "переставка". Тут стає очевидним, що в нештатні ситуації на цьому варіанті краще не потрапляти - точно спрацювати рульовим колесом навряд чи вийде. Зрозумівши це, знову вирушаємо на регулювальний стенд.

Здавалося б, ніяких серйозних втручань в підвіску - просто прибрані зайві шайби, які заважали колесам зайняти "правильне" положення (стійки нахилені в "плюс"), виставлені в "нуль" і кути сходження і розвалу. Те, що характер ВАЗ-2114 змінився, відчуваєш майже відразу по кермовому колесу, який став пружним і чудово інформативним. Звичайно, фізичні зусилля виросли, але про них дуже швидко забуваєш, відчувши справжній характер машини. Немов невидима рука утримує її на полотні дороги, змушуючи їхати не тільки чітко, зрозуміло, але і правильно. Кудись пішли вертлявого, невиразні взаємозв'язки і траєкторні нишпорення - "чотирнадцята" раптом стала дуже зручним в управлінні автомобілем, над доведенням якого не дарма попрацювали колись фахівці "Порше". Спеціальні маневри тільки зміцнюють наші початкові відчуття: на "переставке" ВАЗ, що називається, поїхав, легко і невимушено випередивши попередній варіант. Чесно кажучи, втручатися в досягнутий результат уже не хочеться - настільки він логічний. Але умови експерименту зобов'язують.

Пам'ятаючи про заводські "настройках", вирішуємо "зіпсувати" розвал, зробивши його зайво позитивним. На жаль, змінювати його без корекції сходження небажано, тому закладаємо в схему ще й позитивне сходження. Треба зізнатися, на перших порах зміни в поведінці машини не такі разючі. Знову "полегшав" кермо, стали лінивіше відгуки на вході в поворот, збільшилася бічна розгойдування кузова. Але ніяких катастрофічних погіршень в характері - до нюансів пристосовуватися досить швидко. Однак варто злегка вийти за рамки дозволеного і змоделювати екстремальну ситуацію, як "почуття ліктя" миттєво втрачається. З появою ковзань несподівано рано ускладнюється потрапляння в заданий коридор на "переставке" і машина, яка здавалася слухняною, раптом здається задовго до заповітних меж. Та й поведінка в швидких поворотах виглядає не кращим чином - домінують найсильніші проковзування передньої осі.

Спортсмени ставлять собі кастер 5 і більше (завдяки зміні точок кріплення опор двигуна і коробки передач), але ми знаходимося в рамках здорового глузду. А він зазвичай диктує, що регулярна заміна «гранат» - не кращий спосіб отримувати задоволення від володіння автомобілем. А ось на «Мерседесах», наприклад, кастер встановлюється на позначці 10-12 градусів, тому їх крейсерське прагнення до прямолінійного руху ніким не ставиться під сумнів. Задній привід дозволяє так «валити» колеса вперед.

В даному випадку доводиться згадати про власні спортивні амбіції: "куточки" -то ми закладаємо відповідні. Кругом в "мінус", за винятком вже обраного кастера. І "чотирнадцята", немов заразившись азартом експерименту, з перших секунд спілкування прагне продемонструвати власне "я". Здавалося б, ось він - знайомий, "тарований" поворот, в який півгодини тому і на вісімдесяти було страшнувато заїжджати. А тепер, після останньої регулювання машина допускає і 100, і 110 км / год, немов підстьобуючи: "Давай ще, я можу, у мене виходить!" І вже важко втриматися від нескінченних провокацій; коли звичайний ВАЗ раптом поїхав, немов налаштований гоночний снаряд, викликаючи почуття захоплення. Звичайно, знову стало дуже вагомим зусилля на бублику, але в іншому - відмінно! Маневр "переставка" тільки підтверджує це. Звідси і кращий результат.

Так звичайні або спортивні?
Відповідь, які будемо робити кути, очевидний - правильні. Цим експериментом ми лише злегка підняли завісу таємничості, що вкриває від рядового їздця мета і сенс регулювання кутів установки коліс. Виявляється, є маса досить простих і при цьому вельми ефективних способів змінювати характер автомобіля, не вдаючись до дорогих замін вузлів і деталей. Головне, не нехтувати другорядними, на перший погляд, регулюваннями - найчастіше вони виявляються дуже важливими.

Але яким же з варіантів віддати перевагу? Думаю, для більшості досить прийнятним виявиться другий. Він найбільш логічний для повсякденної їзди, причому як з частковою, так і з повним навантаженням. Треба лише враховувати, що, збільшуючи поздовжній нахил стійки, ви не тільки покращуєте поведінку машини, але і підвищуєте стабілізуючий (ще одне) зусилля на кермі. Тому не перестарайтеся.

Останній, найбільш "швидкий" варіант настройки більше підходить околоспортивной публіці, люблячої поимпровизировать з автомобілем. Віддаючи перевагу даним регулюванням, треба враховувати, що зі збільшенням навантаження значення кутів сходження і розвалу будуть зростати і можуть вийти за допустимі рамки.

Звертаючись до досвіду спортсменів, не можна не згадати кільцеві автомобілі, з колесами, «розваленими» до повного «будиночка». Воно й не дивно - кут розвалу коліс на них досягає -6-7 °, що дозволяє краще прописувати траєкторію (правда, гума при цьому виживає тільки одну гонку) .У нас все не так екстремально, але один негативний аспект присутній: при інтенсивному розгоні провідні колеса загортаються всередину. Щоб зрозуміти це на практиці, можна запропонувати будь-якому охочому сісти на велосипед або мотоцикл і спробувати, злегка нахиливши апарат убік, поїхати прямо. Ефект очевидний - «двоколісний» буде вперто прагнути повернути в бік нахилу.

Отже, підіб'ємо підсумки. Негативний кастер має право на існування, але строго в вузькому діапазоні застосування. 90% віддаємо на відкуп позитивного Кастер.

Менший позитивний кут кастера (більш вертикально, але в плюсі)
Зменшує стабільність на прямих ділянках.
Збільшує обертальність на вході в поворот.
Зменшує обертальність в середині і на виході з повороту.

Більший позитивний кут кастера (більш похило, але теж в плюсі)
Збільшує стабільність на прямих ділянках.
Зменшує обертальність на вході в поворот.
Збільшує обертальність в середині і на виході з повороту.

Негативний кут кастера (більш похило, але вже в мінус)

Збільшує стабільність на прямих ділянках.
Гостре рульове управління, висока інформативність.
Зменшує обертальність на вході в поворот.
Зменшує обертальність в середині і на виході з повороту.
Вкрай нестабільний і нервову поведінку машини в поворотах взагалі.

Зауважте, що в залежності від поверхні траси і жорсткості шин, ці ефекти можуть відрізнятися в тому, що ви можете мати більшу поворачиваемостью з великим Кастером. Це особливо справедливо для трас з високим зчепленням і / або для м'яких шин.

ЗИ: Фото були оброблені в умовах крайньої цейтноту, тому заздалегідь вибачайте - головне було донести суть. Але взагалі, на 14, так само як і на всьому сімействі "зубил" з 2108, кастер регулюється тягою знизу, при нерухомому опорному підшипнику зверху)