Способы обеспечения недостаточной поворачивоемости

Спойлер: Способы-обеспечения-недостаточной-поворачивоемости

Из изложенного выше вытекает, что для обеспечения безопасного поведения автомобиля в повороте конструкторам необходимо обеспечить ему лёгкую недостаточную поворачиваемость, что соответствует такой работе подвески, при которой увод передних колёс немного превосходит по величине увод задних. При превышении предельно допустимой скорости прохождения поворота спроектированный таким образом автомобиль начинает испытывать снос передних колёс, который сигнализирует водителю о приближении к критическому режиму движения. Даже в том случае, когда абсолютная величина боковой силы, при которой происходит снос передней оси, невелика, соблюдение указанного соотношения величин увода передних и задних колёс под её воздействием позволяет получить автомобиль пусть и с невысокими ездовыми качествами (не способный проходить повороты на высокой скорости), но при соблюдении определённых эксплуатационных ограничений вполне безопасный и управляемый. Предельная допустимая величина увода передних колёс — как первыми срывающихся в боковое скольжение — будет при этом в значительной степени характеризовать возможности автомобиля с точки зрения ездовых качеств.
Итак, для достижения хорошей устойчивости и управляемости автомобиля в первую очередь необходимо, чтобы его передняя подвеска обеспечивала боковое сцепление передних колёс под воздействием как можно большей боковой силы (что определяет предельную скорость прохождения поворота), а задняя подвеска при этом была способна воспринимать ещё большее её значение (то есть, сохраняла боковое сцепление колёс с дорогой даже после того, как его теряют колёса передней оси) и ни при каких условиях (отбой и сжатие упругого элемента, изменение подачи топлива, торможение) не вызывать изменения типа поворачивоемости на избыточную (что при прохождении поворота на высокой скорости обычно приводит к немедленному заносу задней оси и потере управляемости). На хорошо спроектированном автомобиле заданная его конструкторами недостаточная поворачивоемость может переходить в избыточную лишь в критической ситуации, главным образом — на гололёде или мокром покрытии с низким коэффициентом сцепления.
Для переднеприводных автомобилей недостаточная поворачиваемость является в какой-то мере врождённым поведением, так как передние колёса у них создают дополнительное усилие, «вытягивающее» автомобиль из поворота. Для заднеприводного автомобиля характерна, напротив, склонность к избыточной поворачиваемости и усилению начатого поворота, что заставляет конструкторов с особым вниманием относиться к вопросу его поведения в повороте — именно заднеприводных автомобилей в первую очередь касается всё сказанное ниже о мерах борьбы с избыточной поворачиваемостью. Особенно существенную склонность к избыточной поворачивамости проявляют заднемоторные автомобили, у которых врождённая склонность заднего привода к усилению поворота и заносу дополнительно усиливается за счёт смещения центра тяжести назад. Наконец, для полноприводного автомобиля с симметричным распределением тягового усилия в целом характерна нейтральная поворачиваемость.
Величина увода зависит от свойств самой шины, в первую очередь жёсткости каркаса боковины и давления воздуха — чем больше жёсткость и выше давление, тем меньше склонность к уводу, а также — от характера работы подвески. Например, увеличение угла наклона (развала) колеса в сторону действия центробежной силы, наружу от центра поворота, вызывает и увеличение его увода.
Подвески на двойных поперечных рычагах («Жигули», «Москвич»), двойных продольных рычагах («Фольксваген-Жук», «Запорожец») или типа «Макферсон» (переднеприводные модели ВАЗ и многие другие) имеют такую кинематику, что при прохождении поворота колёса наклоняются в ту же сторону, что и кузов — наружу от центра поворота, что вызывает увеличение их увода:
Упрощённая схема поведения автомобиля в повороте: передняя ось с независимой подвеской на двойных поперечных рычагах. Отмечены большие значения увода колёс, вызываемые изменение их наклона (развала) при работе подвески.

Напротив, все типы зависимых подвесок, а также независимая подвеска на качающихся полуосях, работают таким образом, что колёса при прохождении поворота остаются примерно перпендикулярны поверхности дороги или слегка наклоняются внутрь поворота, что соответствует минимальному значению увода:
Упрощённая схема поведения автомобиля в повороте: задняя ось с зависимой подвеской. Величина увода сравнительно невелика.
Таким образом, скажем, автомобиль с независимой подвеской на двойных поперечных рычагах спереди и зависимой сзади в теории заведомо будет обладать необходимым соотношением величин увода передних и задних колёс, а следовательно — при нормальной эксплуатации иметь желательную с точки зрения обеспечения устойчивости в повороте лёгкую недостаточную поворачиваемость. Во многом именно по этой причине в течение десятилетий в конструкции большей части массовых автомобилей использовалось именно данное сочетание, либо применялась задняя подвеска на качающихся полуосях. Это позволяло обеспечить безопасное поведение автомобиля в большинстве режимов движения при сохранении технологичности и дешевизны производства.

Между тем, на практике приходиться учитывать также влияние кинематических свойств и эластокинематики подвески, которое может нарушать это сочетание, особенно в режимах движения, близких к предельным.

Рост скоростей движения и повышение требований к устойчивости и управляемости массовых автомобилей за последние десятилетия диктуют применение на них задних подвесок с более совершенными кинематическими схемами, что позволяет достичь более высоких характеристик, а также повысить комфортабельность — этим требованиям удовлетворяют, к примеру, задние подвески с треугольными продольными (косыми) или двойными поперечными рычагами. Эти подвески сами по себе не обеспечивают соблюдения требуемого соотношения величин увода передних и задних колёс, поэтому конструкторам приходится принимать специальные меры с целью добиться большего увода передних колёс относительно задних и более раннего срыва передней оси в боковое скольжение. Так, в задней подвеске с треугольными рычагами их оси качания располагают под небольшим углом к поперечной оси автомобиля, что обеспечивает при прохождении поворота наклон колёс в нужную сторону — внутрь поворота, а также устанавливают для колёс передней оси положительный, а задней — небольшой отрицательный развал. В подвеске на двойных поперечных рычагах конструкторам также приходиться бороться со склонностью к смене типа поворачивоемости на избыточную при изменении в повороте подачи газа или торможении, что привело к появлению целого нового типа подвесок — так называемых «многорычажных».
Кроме того, в целях борьбы с избыточной поворачиваемостью конструкторы нередко увеличивают угловую жёсткость передней подвески (её способность противостоять крену) относительно задней — скажем, за счёт повышения жёсткости её упругих элементов или установки стабилизатора поперечной устойчивости. Соотношение между угловой жёсткостью передней и задней подвесок обычно находится в пределах 1,4…2,5:1. При тюнинге автомобиля всегда необходимо поддерживать это соотношение — например, при установке стабилизатора поперечной устойчивости на заднюю подвеску передний стабилизатор должен быть соответственно усилен.
Достижению нейтральной или недостаточной поворачиваемости также способствуют использование дифференциала повышенного трения для привода колёс задней оси (Quaife, Torsen и аналогичные), установка на заднюю ось более широких (и вообще обладающих лучшим сцеплением с покрытием) шин и поддерживание в задних колёсах большего давления воздуха.
Наиболее же действенный способ борьбы с избыточной поворачивоемостью — использование «подруливающей» задней подвески, которая за счёт введения в конструкцию либо дополнительных направляющих элементов (примеры — задние подвески Porsche 928, так называемый «мост Вайсзах», иMercedes-Benz W201), либо сервоприводов с микрокомпьютерным управлением компенсирует возникающий при прохождении поворота увод шин, поворачивая задние колёса на небольшие углы в ту же сторону, в которую вывернуты передние.
Вышеописанное явление увода диктует некоторые ограничения, которые следует соблюдать при эксплуатации автомобиля. Так, нельзя ставить на заднюю ось диагональные шины, если спереди установлена радиальные — жёсткость боковины последних намного больше, а увод при прочих равных — ощутимо (примерно в 1,5 раза) меньше, что может привести к заносу задней оси в повороте (машина начинает «вилять задом»). Также нельзя ставить назад более узкие шины, чем спереди (и вообще любые более «слабые» — с «грыжами», после ремонта, старые по возрасту, даже при отсутствии износа, и т. п.), или поддерживать в колёсах передней оси большее давление, чем в задних — принцип здесь абсолютно тот же. На возникновение заноса оказывает влияние также загрузка автомобиля — смещение центра тяжести назад из-за тяжёлого груза в багажнике повышает склонность к нему.
Потеря бокового сцепления шин с поверхностью дороги может быть также следствием резкого увеличения оборотов двигателя, вызывающего пробуксовку ведущих колёс, резкого торможения «на юз» с блокировкой колёс, изменения динамической нагрузки на ось — например, при торможении — чем сильнее колёса прижимаются к поверхности дороги, тем выше их боковое сцепление с ней, а также резкого изменения установочных параметров подвески — например, значительного изменения колеи, возникающего при работе некоторых типов независимой подвески, или «подруливания» заднего моста на продольных рессорах.

 

Блин, Димон, остались у меня еще 5 тем твоих не прочитанных.
Боюсь даже их открывать - вынос мозга

 

А никто не говорил, что будет легко..... Димон жги.... Хватит ходить по верхам. Лезем в глубину и у дна расширяемся.....

 

Предлагаю наградить Диму почётным званием копипастера 1-й степени и сделать его кавалером ордена ВиКипедии!
З.Ы, - если серьёзно: практически из этого текста никто ничего использовать не сможет и не будет, как чисто теоретический материал - пусть будет. А вдруг кто-то из наших начитавшись теории проэктирования автомобилей решит стать автоконструктором!