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SOSPENSIONE ANGOLARE

UN PILOTA COMPETENTE AVRÀ BISOGNO DELLE BASI DELLA GEOMETRIA

TESTO / EVGENY BORISENKOV

La soluzione più semplice e apparentemente ovvia è non fare alcun angolo. In questo caso, la ruota durante la compressione e l'estensione rimane perpendicolare alla strada, in costante e affidabile contatto con essa (Fig. 1). È vero, strutturalmente è piuttosto difficile combinare il piano centrale di rotazione della ruota e l'asse della sua rotazione (di seguito si parlerà del classico sospensione a doppio braccio oscillante trazione posteriore "Lada"), poiché entrambi snodi sferici accoppiato con meccanismo di frenatura Le ruote non entrano all'interno. E se è così, allora il piano e l'asse “divergono” di una distanza A, chiamata spalla di rotolamento (quando si gira, la ruota rotola attorno all'asse ab). In movimento, la forza di resistenza al rotolamento della ruota non motrice crea un momento notevole su questa spalla, che cambia bruscamente quando si guida su superfici irregolari. Poche persone si divertirebbero a guidare con il volante che si strappa continuamente dalle mani!

Inoltre, dovrai lavorare duro per superare proprio questo momento nel turno. Pertanto, positivo (in in questo caso) è auspicabile ridurre la spalla di rotolamento, o addirittura ridurla a zero. Per fare ciò è possibile inclinare l'asse di rotazione ab (Fig. 2). È importante qui non esagerare, in modo che quando si sale la ruota non cada troppo verso l'interno. In pratica fanno così: inclinando leggermente l'asse di rotazione (b), il valore desiderato si ottiene inclinando il piano di rotazione della ruota (a). L'angolo a è la campanatura. Con questa angolazione la ruota poggia sulla strada. Il pneumatico nella zona di contatto è deformato (Fig. 3).

Si scopre che l'auto si muove come su due coni, tendendo a rotolare lateralmente. Per compensare questo inconveniente è necessario avvicinare i piani di rotazione delle ruote. Il processo è chiamato regolazione della punta. Come avrai intuito, entrambi i parametri sono strettamente collegati. Cioè, se l'angolo di campanatura è zero, non dovrebbe esserci convergenza negativa: è necessaria una divergenza, altrimenti i pneumatici "bruceranno". Se l'auto ha una campanatura diversa, verrà tirata verso la ruota con un'inclinazione maggiore.

Gli altri due angoli garantiscono la stabilizzazione delle ruote sterzanti, ovvero costringono l'auto a procedere dritta con il volante rilasciato. La prima curva, già a noi familiare inclinazione laterale L'asse di rotazione (b) è responsabile della stabilizzazione del peso. È facile notare che con questo schema (Fig. 4), nel momento in cui la ruota devia dalla “folle”, l'anteriore comincia a sollevarsi. E poiché pesa molto, quando si rilascia il volante sotto l'influenza della gravità, il sistema tende a riprendersi posizione iniziale, corrispondente al moto rettilineo. È vero, per questo è necessario preservare lo stesso, anche se piccolo, ma indesiderabile leva positiva correre in

L'angolo di inclinazione longitudinale dell'asse di rotazione - ruota - fornisce la stabilizzazione dinamica (Fig. 5). Il suo principio è chiaro dal comportamento della ruota del pianoforte: quando si muove tende a stare dietro la gamba, cioè ad assumere la posizione più stabile. Per ottenere lo stesso effetto in un'auto, il punto in cui l'asse dello sterzo interseca la superficie stradale (c) deve trovarsi davanti al centro della zona di contatto della ruota (d). Per fare ciò, l'asse di rotazione viene inclinato. Ora, in curva, le reazioni laterali della strada applicate dietro... (grazie all'incantatore!) (Fig. 6) cercano di riportare la ruota al suo posto.

Inoltre, se l'auto è soggetta ad una forza laterale che non è associata alla svolta (ad esempio, si sta guidando in pendenza o con vento laterale), l'incantatore fornisce virata fluida la macchina “in discesa” o “sottovento” e ne impedisce il ribaltamento.

IN vettura a trazione anteriore con le sospensioni MacPherson la situazione è completamente diversa. Questo design consente di ottenere una spalla di rotolamento pari a zero e persino negativa (Fig. 7b) - dopotutto, solo il supporto di una singola leva deve essere “riempito” all'interno della ruota. L'angolo di camber (e, di conseguenza, l'angolo di convergenza) può essere facilmente ridotto al minimo. Esatto: i familiari a tutti i VAZ dell'ottava famiglia hanno una campanatura di 0°±30", una convergenza di 0±1 mm. Poiché ora le ruote anteriori tirano l'auto, la stabilizzazione dinamica durante l'accelerazione non è necessario: la ruota non scorre più dietro la gamba, ma la trascina lungo un piccolo angolo (1°30"). inclinazione longitudinale L'asse dello sterzo viene mantenuto per garantire stabilità in frenata. Un contributo significativo al comportamento "corretto" dell'auto è dato dalla spalla di rotolamento negativa: all'aumentare della resistenza al rotolamento della ruota, corregge automaticamente la traiettoria.

Come puoi vedere, è difficile sopravvalutare l'impatto della geometria delle sospensioni sulla manovrabilità e sulla stabilità. Naturalmente, i progettisti prestano molta attenzione ad esso. Gli angoli per ciascun modello di auto vengono determinati dopo numerosi test, lavoro di sviluppo e ancora test! Ma solo... basato su un'auto funzionante. Su un'auto vecchia e usurata, deformazioni elastiche delle sospensioni (principalmente elementi in gomma) molto più di quello nuovo: le ruote divergono notevolmente con una forza molto inferiore. Ma appena ti fermi, in condizioni statiche tutte le curve tornano al loro posto. Quindi regolare una sospensione allentata è un lavoro da scimmie! Per prima cosa devi ripararlo.

Esistono altri modi per annullare tutti gli sforzi degli sviluppatori. Ad esempio, fregati una bella scopata Indietro auto. Guarda, l'incantatore ha cambiato segno e stabilizzazione dinamica Restano i ricordi. E se durante l'accelerazione l '"atleta" riesce ancora a far fronte alla situazione, allora quando frenata d'emergenza- difficilmente. E se aggiungi pneumatici non standard e ruote con offset diverso, chi si impegnerà a prevedere cosa accadrà alla fine? Prima del previsto pneumatici usurati e cuscinetti “morti” non sono poi così male. Potrebbe essere peggio...

Riso. 1. “Ciondolo senza angoli”.

Riso. 2. Nel piano trasversale, la posizione della ruota è caratterizzata dagli angoli a (camber) eb (inclinazione dell'asse dello sterzo).

Riso. 3. Il rotolamento di una ruota inclinata assomiglia al rotolamento di un cono.

Riso. 4. Con una spalla che rotola positivamente, la rotazione della ruota è accompagnata dal sollevamento della parte anteriore del corpo.

Riso. 5. Caster: l'angolo di inclinazione longitudinale dell'asse di rotazione.

Riso. 6. Ecco come “funziona” l'incantatore.

Riso. 7. Spalle rotanti positive (a) e negative (b).

Nella versione originale di tale sospensione, sviluppata dallo stesso MacPherson, il giunto sferico si trovava sull'estensione dell'asse puntone dell'ammortizzatore- quindi l'asse del puntone dell'ammortizzatore era anche l'asse di rotazione della ruota. Successivamente, ad esempio sull'Audi 80 e sulla Volkswagen Passat delle prime generazioni, il giunto sferico cominciò a essere spostato verso l'esterno, verso la ruota, il che permise di ottenere valori della spalla di rodaggio più piccoli e addirittura negativi.

Così, Raggio di strofinamento- è la distanza in linea retta tra il punto di intersezione dell'asse dello sterzo della ruota con il manto stradale e il centro della zona di contatto tra la ruota e la strada (a veicolo scarico). Quando gira, la ruota “rotola” attorno al suo asse di rotazione lungo questo raggio.

Può essere zero, positivo o negativo (tutti e tre i casi sono mostrati nell'illustrazione).

Per decenni, la maggior parte dei veicoli ha utilizzato valori di rodaggio positivi relativamente ampi. Ciò ha permesso di ridurre lo sforzo sul volante in fase di parcheggio rispetto al braccio a rotolamento zero (perché la ruota rotola quando si gira il volante e non si limita a girare sul posto) e di liberare spazio in vano motore a causa dello spostamento delle ruote “all'esterno”.

Tuttavia, nel tempo, è diventato chiaro che una spalla con rotolamento positivo può essere pericolosa: ad esempio, quando le ruote di un lato entrano in collisione con una sezione del lato della strada che ha un coefficiente di aderenza diverso rispetto alla strada principale, i freni da un lato si rompe, uno dei pneumatici si fora o il volante comincia a “strapparsi” violentemente. Lo stesso effetto si osserva con una grande spalla di roll-in positiva e quando si guida su qualsiasi irregolarità della strada, ma la spalla è stata comunque resa abbastanza piccola in modo che durante la guida normale rimanga appena percettibile.

A partire dagli anni settanta e ottanta, con l'aumento della velocità dei veicoli, ed in particolare con la diffusione delle sospensioni di tipo MacPherson, che consentivano facilmente questo lato tecnico, le auto con leva di rodaggio pari a zero o addirittura negativa iniziarono ad apparire in massa. Ciò ci consente di ridurre al minimo gli effetti pericolosi sopra descritti.

Ad esempio, sui modelli VAZ “classici”, la spalla di roll-in era ampia e positiva; sulla Niva VAZ-2121, grazie ad un meccanismo di frenata più compatto con pinza flottante, era ridotta quasi a zero (24 mm) e sulla famiglia LADA Samara a trazione anteriore, la spalla di roll-in è diventata negativa più stretta. Mercedes-Benz generalmente preferiva avere una spalla anti-rottura pari a zero sui suoi modelli a trazione posteriore.

La spalla rotolante è determinata non solo dalla struttura delle sospensioni, ma anche dai parametri delle ruote. Pertanto, quando si selezionano "dischi" non di fabbrica (secondo la terminologia accettata nella letteratura tecnica, questa parte è chiamata "ruota" ed è costituito da una parte centrale - disco e quello esterno, su cui è posizionato il pneumatico - cerchi) per un'auto, è necessario rispettare i parametri consentiti specificati dal produttore, in particolare l'offset, poiché quando si installano ruote con un offset selezionato in modo errato, la spalla di rotolamento può cambiare notevolmente, il che influisce in modo molto significativo sulla manovrabilità e sulla sicurezza dell'auto, poiché così come la durabilità delle sue parti.

Ad esempio, quando si installano ruote con offset zero o negativo con offset positivo previsto dalla fabbrica (ad esempio troppo largo), il piano di rotazione della ruota si sposta verso l'esterno rispetto all'asse di rotazione della ruota che non cambia, e il rotolamento il braccio può acquisire un valore positivo eccessivamente grande: il volante inizia a "strapparsi dalle mani" ad ogni dosso della strada, la forza su di esso durante il parcheggio supera tutti i valori consentiti (a causa dell'aumento del braccio della leva rispetto alla portata standard) e usura cuscinetti delle ruote e altri componenti delle sospensioni aumentano in modo significativo.

Gli angoli corretti di allineamento delle ruote sono uno dei i fattori più importanti, garantendo la normale controllabilità, stabilità e stabilità dell'auto durante il movimento in rettilineo e in curva. I parametri ottimali della geometria delle sospensioni per ciascun modello vengono impostati in fase di progettazione. Gli angoli di allineamento delle ruote specificati sono soggetti a modifiche e richiedono una regolazione periodica a causa normale usura componenti ed elementi del telaio o dopo la riparazione della sospensione.

Assegnazione degli angoli di allineamento delle ruote

La geometria delle sospensioni correttamente sintonizzata consente all'auto di percepire in modo più efficace le forze e i momenti che si presentano nella zona di contatto della ruota con manto stradale durante diverse modalità movimenti. Ciò garantisce un comportamento prevedibile dell'auto, vale a dire: stabilità in rettilineo, stabilità in curva, stabilizzazione durante l'accelerazione e la frenata. Inoltre, a causa dell'assenza di un'eccessiva resistenza al rotolamento delle ruote, i pneumatici si usurano in modo più uniforme, il che ne aumenta la durata.

Gli angoli di allineamento delle ruote specificati dal produttore sono ottimali per vettura specifica e corrispondono al suo scopo e alle impostazioni di sospensione. Tuttavia, se necessario, il progetto prevede la possibilità di modificarli o adattarli. Il numero di parametri che possono essere regolati per ciascuna vettura è individuale.

Tipi di angoli base di allineamento delle ruote di un'auto

Parametro	Asse dell'auto	Parametro regolabile	Cosa influenza?
Angolo di campanatura	Davanti Posteriore	SÌ (a seconda dell'auto)	Stabilità in curva Usura prematura pneumatici
Angolo di convergenza delle ruote (convergenza)	Davanti Posteriore	SÌ	Stabilità in linea retta Usura prematura dei pneumatici
Angolo di sterzata laterale (KPI)	Davanti	NO
Angolo di inclinazione longitudinale dell'asse di rotazione (Caster)	Davanti	SÌ (a seconda dell'auto)	Stabilizzazione del veicolo durante la guida
Irruzione alla spalla	Davanti	NO	Stabilità del veicolo in frenata Stabilizzazione del veicolo durante la guida

Campanatura delle ruote

Campanatura delle ruote campanatura) è l'angolo formato dal piano medio della ruota e la verticale passante per il punto di intersezione del piano medio della ruota e il piano di appoggio. Esistono camber positivo e negativo:

• positivo (+) - quando la parte superiore della ruota è inclinata verso l'esterno (lontano dalla carrozzeria);
• negativo (-) - quando la parte superiore della ruota è inclinata verso l'interno (verso la carrozzeria).

Angoli di campanatura positivi e negativi

Strutturalmente, la campanatura è formata dalla posizione del gruppo mozzo e fornisce la massima area di contatto del pneumatico con la strada. In caso di doppia leva sospensione indipendente La posizione del mozzo è determinata dai bracci trasversali superiori e inferiori. B influenza la formazione dell'angolo di campanatura avambraccio E puntone dell'ammortizzatore.

La deviazione dei valori dell'angolo di campanatura dalla norma influisce sull'auto nel modo seguente.

• buona stabilità macchina a turno;
• la trazione delle ruote si deteriora durante il movimento in rettilineo;
• maggiore usura dentro pneumatici.

• buona aderenza delle ruote;
• la stabilità in curva si deteriora;
• maggiore usura sulla parte esterna del pneumatico.

Allineamento delle ruote

Allineamento delle ruote dito del piede) - l'angolo tra l'asse longitudinale dell'auto e il piano di rotazione della ruota. Può essere definita anche come la differenza delle distanze tra i bordini anteriore e posteriore dei cerchi ruota (in figura è il valore A meno B). Pertanto, la punta può essere misurata in gradi o millimetri.

Allineamento delle ruote dell'auto

Ci sono convergenze totali e individuali. La convergenza individuale viene calcolata separatamente per ciascuna ruota. Questa è la deviazione del piano di rotazione dall'asse di simmetria longitudinale dell'auto. La convergenza totale viene calcolata come la somma dei singoli angoli di convergenza delle ruote sinistra e destra di un asse. La convergenza totale in millimetri viene determinata in modo simile. Con convergenza positiva convergenza) le ruote sono girate reciprocamente verso l'interno nel senso di marcia, con valore negativo (ing. divergenza) - fuori.

Convergenza della ruota positiva e negativa

La deviazione dei valori dell'angolo di convergenza dalla norma influisce sull'auto nel modo seguente.

Angolo troppo negativo:

• maggiore usura dei pneumatici all'interno;
• reazione acuta dell'auto allo sterzo.

Angolo positivo troppo grande:

• mantenere la traiettoria del movimento si deteriora;
• maggiore usura dei pneumatici all'esterno.

Angolo trasversale di inclinazione dell'asse di rotazione della ruota

Angolo trasversale di inclinazione dell'asse di rotazione (ing. KPI) - l'angolo tra l'asse di rotazione della ruota e la perpendicolare alla superficie di appoggio. Grazie a questo parametro, quando si girano le ruote sterzanti, la carrozzeria dell'auto si solleva, generando forze
cercando di riportare la ruota in posizione diritta. Pertanto, il KPI ha un impatto significativo sulla stabilità e sulla stabilità del veicolo durante la guida in linea retta. La differenza negli angoli di inclinazione laterale degli assi destro e sinistro può portare il veicolo a tirare lateralmente con una grande inclinazione. Questo effetto può manifestarsi anche quando gli altri angoli di allineamento delle ruote corrispondono ai valori normali.

Angolo di fusione dell'asse della ruota

Angolo di inclinazione longitudinale dell'asse di rotazione

Angolo longitudinale di inclinazione dell'asse di rotazione (ing. lanciatore - l'angolo tra l'asse dello sterzo della ruota e la perpendicolare alla superficie di appoggio nel piano longitudinale dell'auto. Esistono angoli positivi e negativi di inclinazione longitudinale dell'asse di rotazione della ruota.

L'incidenza positiva contribuisce a un'ulteriore stabilizzazione dinamica dell'auto durante la guida a media e ad alta velocità. Allo stesso tempo, lo sterzo a bassa velocità si deteriora.

Irruzione alla spalla

Oltre ai parametri sopra indicati, per l'asse anteriore è di grande importanza un'altra caratteristica: la spalla di corsa. È la distanza tra il punto formato dall'intersezione dell'asse di simmetria della ruota e del piano di appoggio, e il punto di intersezione della linea di inclinazione trasversale dell'asse dello sterzo e del piano di appoggio. La spalla di rotolamento è positiva se il punto di intersezione tra la superficie e l'asse di rotazione della ruota si trova a destra dell'asse di simmetria della ruota (spalla zero), e negativa se si trova a sinistra di esso. Se questi punti coincidono, la spalla in corsa è zero.

Valore della spalla di rodaggio

Questo parametro influisce sulla stabilizzazione e sullo sterzo del volante. Valore ottimale per auto moderneè una spalla in corsa pari a zero o positiva. Il segno della spalla di rodaggio è determinato dalla campanatura, dall'inclinazione trasversale dell'asse di rotazione della ruota e dall'offset del cerchione.

I produttori di automobili sconsigliano l'installazione dischi delle ruote con un offset non standard, perché ciò potrebbe portare a una modifica del braccio di rodaggio specificato su un valore negativo. Ciò può compromettere seriamente la stabilità e la manovrabilità del veicolo.

Modifica degli angoli di allineamento delle ruote e regolazione degli stessi

Gli angoli di allineamento delle ruote sono soggetti a modifiche dovute alla naturale usura delle parti, nonché dopo la loro sostituzione con parti nuove. Senza eccezione, tutti i tiranti e le estremità hanno connessione filettata, che consente di aumentare o diminuire la loro lunghezza per regolare gli angoli di convergenza delle ruote. Convergenza ruote posteriori, così come quelle anteriori, è regolabile su tutti i tipi di sospensioni, ad eccezione di quella a trave o ponte dipendente posteriore.

La nota di Mikhail ha rivelato alcune domande riguardanti la regolazione degli angoli del volante.

Insieme cercheremo di capirlo.

Campanatura(camber)-- riflette l'orientamento della ruota rispetto alla verticale ed è definito come l'angolo tra la verticale e il piano di rotazione della ruota.

Le auto di F1 hanno un camber negativo

Convergenza(TOE) -- caratterizza l'orientamento delle ruote rispetto all'asse longitudinale del veicolo.

Si ritiene che l'influenza della campanatura negativa debba essere compensata dalla convergenza negativa e viceversa, a causa della deformazione del pneumatico nella zona di contatto, la ruota “camberata” può essere rappresentata come la base di un cono.

L'immagine mostra camber positivo e convergenza positiva.

Uno degli aspetti positivi della convergenza negativa è l’aumento della risposta dello sterzo.

Oltre al camber e alla convergenza, che si possono vedere ad occhio nudo, ci sono molti altri parametri che influiscono sul comportamento della vettura.

Spalla rotolante- uno dei parametri che influenza la sensibilità dello sterzo. Grazie ad esso, il volante “segnala” una violazione dell'uguaglianza delle reazioni longitudinali sulle ruote sterzanti (irregolarità della superficie, distribuzione non uniforme forze frenanti tra le ruote destra e sinistra).

Braccio rotante positivo (a) e negativo (6):
A, B - centri dei giunti sferici della sospensione anteriore;
B è il punto di intersezione dell'asse convenzionale, il “perno”, con il manto stradale;
G - il centro della zona di contatto del pneumatico con la strada.

La spalla rotolante non influisce sulla facilità di sterzata. In presenza di una spalla rotolante, le forze longitudinali agenti sulle ruote sterzanti creano momenti che tendono a farle girare attorno all'asse di sterzata. Ma nel caso di forze uguali su entrambe le ruote, i momenti risultano “specchio”, cioè direzioni uguali e opposte. Compensandosi a vicenda, non si influenzano volante. Tuttavia, i momenti caricano le parti della tiranteria dello sterzo con forze di trazione o compressione (a seconda della posizione del braccio rotante).

(La campanatura negativa aumenta il valore positivo del braccio rotante)

Stabilizzazione del peso delle ruote anteriori.

Quando la ruota gira, la parte anteriore dell'auto si solleva, quindi sotto l'influenza del peso la ruota tende ad assumere una posizione di movimento lineare. La stabilizzazione del peso, o statica, delle ruote anteriori (ovvero garantendo il loro ritorno nella direzione del movimento rettilineo) è assicurata da un braccio di rotolamento positivo e dall'angolo di inclinazione laterale dell'asse del piantone dello sterzo.

Inclinazione trasversale del supporto rotante.

SAI - angolo di inclinazione laterale dell'asse dello sterzo (al diminuire dell'angolo laterale diminuisce l'efficacia della stabilizzazione del peso; un'inclinazione eccessiva comporta una forza eccessiva sul volante)

IA - angolo incluso (un parametro di progettazione invariato della vettura, determina l'orientamento reciproco dell'asse dello sterzo e dell'asse delle ruote)

γ - angolo di campanatura della ruota

r - spalla che rotola (in questo caso, positivo)

rts - spostamento laterale dell'asse di rotazione

In una sospensione a 2 bracci l'angolo incluso è determinato solo dalla geometria dell'asse.

Il meccanismo di stabilizzazione del peso.

Quando la ruota gira, il suo asse si muove lungo un arco di cerchio, il cui piano è perpendicolare all'asse di rotazione. Se l'asse è verticale, il perno si sposta orizzontalmente. Se l'asse è inclinato, il percorso del perno devia dall'orizzontale.

L'arco descritto dall'asse ha un picco e sezioni discendenti. Posizione punto più alto L'arco è determinato dalla direzione di inclinazione dell'asse di rotazione della ruota. Con l'inclinazione laterale, la parte superiore dell'arco corrisponde alla posizione neutra della ruota. Ciò significa che quando la ruota devia dalla folle in qualsiasi direzione, l'asse (e con esso la ruota) tenderà a scendere sotto il livello iniziale. La ruota funziona come un martinetto: solleva la parte dell'auto situata sopra di essa. Il "martinetto" è contrastato da una forza che dipende direttamente da una serie di parametri: il peso della parte sollevata dell'auto, l'angolo di inclinazione dell'asse, l'entità del suo spostamento laterale e l'angolo di rotazione della ruota . Cerca di riportare tutto nella sua posizione originale e stabile, ad es. girare il volante su posizione neutra

Stabilizzazione dinamica delle ruote anteriori.

Per garantire la stabilità del movimento, cioè il desiderio dell'auto di muoversi diritta, non è sufficiente solo l'inclinazione trasversale dell'asse del montante del volante, soprattutto su ad alta velocità. Ciò è dovuto alla comparsa di un'ulteriore resistenza al rotolamento e all'effetto giroscopico, che può causare l'influenza della ruota sotto l'azione di una forza perturbatrice. Per una maggiore stabilità, viene introdotta un'inclinazione longitudinale dell'asse dello sterzo della ruota, grazie alla quale il punto di intersezione dell'asse dello sterzo con il manto stradale viene spostato in avanti rispetto al contatto del pneumatico con la strada. Ora la ruota tende a posizionarsi dietro il punto di intersezione dell'asse della ruota con la strada, e maggiore è la forza di resistenza al rotolamento, maggiore è il momento che riporta la ruota nella posizione di moto rettilineo. Con un tale spostamento, la forza che agisce sulla ruota durante la sterzata tende anche a raddrizzare la ruota.

La funzione principale del caster è la stabilizzazione ad alta velocità (o dinamica) dei volanti dell'auto. La stabilizzazione in questo caso è la capacità delle ruote sterzanti di resistere alla deviazione dalla posizione neutra (corrispondente al movimento lineare) e di ritornarvi automaticamente dopo la cessazione delle forze esterne che hanno causato la deviazione.

La deflessione delle ruote sterzanti può essere causata da azioni deliberate associate al cambiamento della direzione del movimento. In questo caso, l'effetto stabilizzante aiuta in uscita di curva, riportando automaticamente le ruote in folle. Ma all'ingresso della curva e al suo apice, il “pilota”, al contrario, deve vincere la “resistenza” delle ruote, esercitando una certa forza sul volante. La forza reattiva generata sul volante crea quello che viene chiamato feedback dello sterzo.

La portata richiesta dell'asse di rotazione (è chiamato braccio di stabilizzazione) si ottiene molto spesso inclinandolo nella direzione longitudinale di un angolo, chiamato caster. A bassi valori di caster il braccio di stabilizzazione risulta essere piccolo in rapporto alla dimensione della ruota, ed il braccio di forza longitudinale (resistenza al rotolamento o trazione) è del tutto trascurabile. Pertanto, non sono in grado di stabilizzare una ruota enorme. "La gomma viene in soccorso." Al momento dell'azione delle forze laterali destabilizzanti nella zona di contatto ruota dell'auto Si generano reazioni trasversali (laterali) piuttosto potenti con la strada, contrastando il disturbo. Sorgono a causa di processi complessi deformazione di un pneumatico che rotola con slittamento laterale.

Di seguito vengono fornite ulteriori informazioni sulla trazione laterale, sul meccanismo di formazione della reazione laterale e sul momento stabilizzante.

In seguito all'allontanamento della ruota sotto l'influenza di una forza laterale (trazione di forza), la risultante delle reazioni laterali elementari risulta sempre spostata indietro nella direzione di marcia dal centro dell'area di contatto. Cioè il momento stabilizzante agisce sulla ruota anche quando la traccia dell'asse di rotazione coincide con il centro della zona di contatto. La domanda sorge spontanea: perché hai bisogno di una ruota? Il fatto è che il momento stabilizzante (Mst) dipende da vari fattori (struttura del pneumatico e pressione al suo interno, carico sulle ruote, aderenza alla strada, entità delle forze longitudinali, ecc.) e non è sempre sufficiente per una stabilizzazione ottimale delle ruote sterzanti. In questo caso il braccio di stabilizzazione viene incrementato dell'inclinazione longitudinale dell'asse di rotazione, ovvero incantatore positivo. Le forze destabilizzanti che agiscono sulla ruota di un'auto in movimento sono causate da ragioni diverse, ma, di regola, hanno lo stesso carattere inerziale. Di conseguenza, sia le reazioni laterali che i momenti stabilizzanti aumentano con l'aumentare della velocità. Pertanto, la stabilizzazione delle ruote sterzanti, alla quale l'incantatore fornisce un contributo significativo, è chiamata alta velocità. All'aumentare della velocità “sterza” il comportamento delle ruote sterzanti. A basse velocità, l'influenza di questo meccanismo diventa insignificante; qui funziona la stabilizzazione del peso, che è responsabile dell'inclinazione dell'asse di rotazione della ruota nella direzione trasversale.

Impostare l'asse dello sterzo con caster positivo è utile non solo per stabilizzarli. L'incantatore positivo elimina il pericolo di cambiamenti improvvisi di traiettoria.

Un'altra conseguenza favorevole dell'inclinazione longitudinale dell'asse dello sterzo porta ad un cambiamento significativo nella campanatura delle ruote sterzanti quando si gira.

È più semplice comprendere il meccanismo della dipendenza se immaginiamo una situazione ipotetica in cui l'asse di rotazione della ruota è orizzontale (caster è di 90°). In questo caso, la “giro” della ruota sterzante si trasforma completamente in una variazione della sua inclinazione rispetto al fondo stradale, cioè. crollo La tendenza è che la campanatura della ruota esterna diventa più negativa durante una curva, mentre quella della ruota interna diventa più positiva. Più grande è la ruota, più più cambiamento angoli di campanatura in curva.

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Di seguito è riportata una stampa delle impostazioni della vettura di F1, Lotus E20

Fonti.

Perché abbiamo bisogno degli angoli di camber, toe e caster?

Sospensione senza angoli

Se non si formano angoli, la ruota durante la compressione e l'estensione rimarrà perpendicolare alla strada, in costante e affidabile contatto con essa. È vero, strutturalmente è piuttosto difficile combinare il piano centrale di rotazione della ruota e il suo asse di rotazione (di seguito si parlerà della classica sospensione a doppio braccio oscillante vettura a trazione posteriore, ad esempio "Lada"), poiché entrambi i giunti sferici, insieme al meccanismo del freno, non si adattano all'interno della ruota. E se è così, allora il piano e l'asse “divergono” di una distanza A, chiamata spalla di rotolamento (quando si gira, la ruota rotola attorno all'asse ab). In movimento, la forza di resistenza al rotolamento della ruota non motrice crea un momento notevole su questa spalla, che cambia bruscamente quando si guida su superfici irregolari. Di conseguenza, il volante verrà costantemente strappato dalle tue mani.

Nel piano trasversale la posizione della ruota è caratterizzata dagli angoli α (camber) e β (inclinazione dell'asse dello sterzo)

Inoltre, dovrai usare la forza muscolare per superare questo momento più significativo in una curva. Pertanto, è auspicabile ridurre la leva finanziaria mobile positiva (in questo caso), o addirittura ridurla a zero. Per fare ciò è possibile inclinare l'asse di rotazione ab. È importante qui non esagerare, in modo che quando si sale la ruota non cada troppo verso l'interno.

Il rotolamento di una ruota inclinata assomiglia al rotolamento di un cono

In pratica fanno così: inclinando leggermente l'asse di rotazione (β), si ottiene il valore desiderato inclinando il piano di rotazione della ruota (α). L'angolo della vespa è il camber. Con questa angolazione la ruota poggia sulla strada. Il pneumatico nell'area di contatto è deformato.

Si scopre che l'auto si muove come su due coni, tendendo a rotolare lateralmente. Per compensare questo inconveniente è necessario avvicinare i piani di rotazione delle ruote. Il processo è chiamato regolazione della punta. Entrambi i parametri sono strettamente accoppiati. Cioè, se l'angolo di campanatura è zero, non dovrebbe esserci convergenza negativa: è necessaria una divergenza, altrimenti i pneumatici "bruceranno". Se l'auto ha una campanatura diversa, verrà tirata verso la ruota con un'inclinazione maggiore.

Con una spalla rotolante positiva, la rotazione della ruota è accompagnata dal sollevamento della parte anteriore del corpo

Gli altri due angoli garantiscono la stabilizzazione delle ruote sterzanti, ovvero costringono l'auto a procedere dritta con il volante rilasciato. L'angolo di inclinazione laterale dell'asse dello sterzo (β) è responsabile della stabilizzazione del peso. È facile notare che con questo schema (fig.) nel momento in cui la ruota devia dalla “folle”, l'anteriore comincia a sollevarsi. E poiché pesa molto, quando il volante viene rilasciato sotto l'influenza della gravità, il sistema tende a riprendere la sua posizione iniziale, corrispondente al movimento in linea retta. È vero, per questo è necessario mantenere la stessa spalla mobile positiva, anche se piccola, ma indesiderabile.

Caster: l'angolo di inclinazione longitudinale dell'asse di rotazione

L'angolo di inclinazione longitudinale dell'asse dello sterzo - caster - fornisce la stabilizzazione dinamica. Il suo principio è chiaro dal comportamento della ruota del pianoforte: quando si muove tende a stare dietro la gamba, cioè ad assumere la posizione più stabile. Per ottenere lo stesso effetto in un'auto, il punto in cui l'asse dello sterzo interseca la superficie stradale (c) deve trovarsi davanti al centro della zona di contatto della ruota (d). Per fare ciò, l'asse di rotazione viene inclinato lungo...

Ecco come “funziona” un lanciatore

Ora, in curva, le reazioni laterali della strada dietro... (grazie all'incantatore!) cercano di riportare la ruota al suo posto.
Inoltre, se l'auto è soggetta a una forza laterale che non è associata alla svolta (ad esempio, si sta guidando lungo un pendio o con vento laterale), l'incantatore assicura che l'auto giri dolcemente "in discesa" o "sottovento" quando il volante si sblocca accidentalmente e non ne consente il ribaltamento.

Spalle rotanti positive (a) e negative (b).

In un'auto a trazione anteriore con sospensioni MacPherson, la situazione è completamente diversa. Questo design consente di ottenere una spalla di rotolamento pari a zero e persino negativa (Fig. b) - dopo tutto, solo il supporto di una singola leva deve essere “riempito” all'interno della ruota. L'angolo di camber (e, di conseguenza, l'angolo di convergenza) può essere facilmente ridotto al minimo. Così è: VAZ dell'ottava famiglia camber - 0°±30", convergenza - 0±1 mm. Poiché le ruote anteriori ora tirano l'auto, non è necessaria la stabilizzazione dinamica durante l'accelerazione: la ruota non rotola più dietro la gamba, ma la tira. Viene mantenuto un piccolo angolo di inclinazione longitudinale (1°30") dell'asse di sterzata per garantire la stabilità in frenata. Un contributo significativo al comportamento "corretto" dell'auto è dato dalla spalla di rotolamento negativa: all'aumentare della resistenza al rotolamento della ruota, corregge automaticamente la traiettoria.

Gli angoli per ciascun modello di auto vengono determinati dopo numerosi test, perfezionamenti e ripetuti test. Su un'auto vecchia e usurata, le deformazioni elastiche delle sospensioni (principalmente gli elementi in gomma) sono molto maggiori che su una nuova: le ruote divergono notevolmente da forze molto minori. Ma appena ti fermi, in condizioni statiche tutte le curve tornano al loro posto. Quindi regolare una sospensione allentata è una perdita di tempo. Per prima cosa devi ripararlo.
Esistono altri modi per annullare tutti gli sforzi degli sviluppatori. Ad esempio, solleva bene la parte posteriore dell'auto. Ecco, l'incantatore ha cambiato segno e sono rimasti i ricordi della stabilizzazione dinamica. E se durante l'accelerazione l '"atleta" riesce ancora a far fronte alla situazione, durante la frenata di emergenza è improbabile. E se aggiungi pneumatici e ruote non standard con un offset diverso, è semplicemente impossibile prevedere cosa accadrà alla fine.