Геометрия поворота
Параллельны ли друг другу передние колёса автомобиля при повороте?
Оказывается, что именно геометрия и механика определяют то, как надо поворачивать колёса автомобиля.
Если продолжение оси колёс направлено в центр поворота, то колесо оставляет чёткий след. Чёткая картинка будет, и если несколько осей направлены в центр поворота. Однако, если продолжение оси колеса направлено не в центр поворота, то колесо катится с проскальзыванием. След будет стёртым, а самое главное, управляемость транспорта с таким колесом будет тем хуже, чем выше скорость. Итак, для хорошей управляемости продолжения осей колес должны быть направлены в центр поворота. Что же это значит для четырёхколёсного автомобиля?


Научимся для начала проходить простой поворот — дугу окружности.
Так как задние колёса в большинстве машин не поворачиваются, то центр окружности поворота должен лежать на продолжении оси этих колёс. Передние колёса необходимо повернуть так, чтобы продолжение оси каждого колеса смотрело в этот же центр. А значит, для хорошей управляемости передние колёса необходимо поворачивать на разные углы, и они будут непараллельны!


Вы скажете, что повороты не всегда являются дугой какой-либо окружности, и уж тем более машина не останавливается для того, чтобы повернуть колёса. Это, конечно, правда, но оказывается, что при любом повороте в каждый момент времени можно считать, что машина едет по дуге некоторой окружности (радиус и центр которой зависят от момента времени).
Рассмотрим произвольную дорогу. Чтобы по ней можно было ездить, у неё не должно быть острых углов, т.е. средняя линия будет, как говорят в математике, гладкой кривой.
Зафиксируем синюю точку на средней линии и подумаем, каким более простым геометрическим объектом можно заменить кривую в небольшой окрестности нашей точки.
Возьмём произвольную красную точку недалеко от синей. Две точки на плоскости определяют единственную прямую, которую и проведём. Будем двигать красную точку по кривой к синей. В момент, когда они совпадут, прямая, ими определяемая, будет касательной прямой. Она даёт линейное приближение кривой дороги в небольшой окрестности зафиксированной точки. Однако при увеличении видно, что дорога и касательная прямая рядом идут на очень маленьком участке.


Справа и слева от синей точки возьмём по красной. Три точки, не лежащие на одной прямой, определяют единственную окружность, которую и проведём. Будем двигать красные точки к синей. В момент, когда они совпадут, получим окружность, которая называется соприкасающейся. Это приближение уже второго порядка, и на увеличении видно, насколько оно лучше. Заметим, что на монотонном участке (возрастания или убывания кривой) соприкасающаяся окружность всегда пересекает кривую, в отличие от касательной, расположенной на таких участках по одну сторону от кривой.



Так как соприкасающаяся окружность для нашей задачи хорошо приближает дорогу и может быть построена в любой её точке, то движение по изгибам дороги можно рассматривать в каждый момент времени как движение по дуге некоторой окружности. Мгновенные радиус и центр этой окружности зависят, конечно, от той точки, в которой находится машина.
Таким образом, при движении в произвольном повороте можно считать, что в каждый момент времени машина движется по небольшой дуге некоторой окружности. И наш первый случай — поворот машины по дуге окружности — основной, который и нужно изучать.



Но как достичь того, чтобы при любом повороте колёс продолжение осей смотрело в мгновенный центр поворота?
Оказывается, и здесь на помощь приходит геометрия, а именно известная со школы равнобокая трапеция — четырёхугольник, у которого две стороны, называемые основаниями, параллельны между собой, а боковые стороны равны друг другу. Если правильно подобрать размеры сторон трапеции, то достигается небоходимое для хорошего управления условие — продолжение осей передних колёс пересекается в точке, лежащей на продолжении оси задних колёс. Эта точка и есть мгновенный центр поворота машины.



Придумал такое управление передними колёсами француз, каретных дел мастер Шарль Жанто (Charles Jeantand). Однако для карет, передвигавшихся с малыми скоростями, это было не так существенно, как для машин, и изобретение Жанто было забыто. Лишь почти через три четверти века два отца автомобилестроения, два немца, два инженера — Готтлиб Даймлер (Gottlieb Wilhelm Daimler) и Карл Бенц (Karl Friedrich Michael Benz) — изобретая свои автомобили, возвращаются к трапеции Жанто. В 1889 году Даймлер получает патент на «способ независимого управления передними колёсами с разновеликими радиусами поворота». А в 1893 году Бенц получает патент на «устройство управления экипажей с тангенциальными к колёсам окружностями управления». Решив задачу управления передними поворотными колёсами и другие важные технические вопросы, Карл Бенц строит свой первый знаменитый четырёхколёсный автомобиль «Виктория».
С точки зрения строгой математики, трапеция не позволяет достичь необходимого условия — чтобы продолжение осей передних колес при любом повороте пересекалось в точке, лежащей на продолжении задней оси. При использовании трапеции эта точка будет всегда лежать чуть-чуть в стороне от линии задней оси. Зачем же мы столько обсуждали трапецию, скажете вы? Расстраиваться рано — просто не надо бездумно переносить математическую строгость в технические вопросы. Чтобы точка пересечения линий передних осей всегда лежала на линии задней оси, необходимо, чтобы длина меньшего основания трапеции немного менялась. При общей длине этого основания более метра необходимые изменения длины составляют всего около одного сантиметра, а это меньше чем люфты в соединениях и разрешённые допуски при изготовлении.
Со времён изобретения первых автомобилей скорости передвижения сильно возросли. Увеличились и требования к управлению передними колёсами. Кроме того, трапеция — это плоская геометрическая фигура. И такой способ управления передними колёсами может использоваться только при зависимой передней подвеске — когда колёса жёстко связаны друг с другом и прямая, соединяющая их центры, всегда параллельна плоскости трапеции. Сейчас такое можно встретить на грузовых автомобилях. На современных легковых автомобилях подвеска колёс независима, т.е. они могут ходить по высоте друг относительно друга. Для управления в повороте такими колёсами применяются более сложные, уже неплоские шарнирные механизмы, чаще всего с центральным звеном в виде рулевой рейки. Но их расчёт — это тоже задача математиков и механиков. А исторически они так по-прежнему и называются — рулевой трапецией.


При повороте автомобиля возникает ещё один вопрос, связанный с геометрией. Длина окружности радиуса R равна, как вы помните, 2πR. Соответственно, длина дуги, опирающейся на угол α окружности радиуса R, равна αR. При повороте автомобиля по дуге окружности внешнее переднее колесо едет по дуге окружности большего радиуса, чем внутреннее переднее. Точно так же и заднее внешнее колесо описывает дугу большего радиуса, чем внутреннее заднее. А раз радиусы различаются, то, значит, пути, проходимые внутренним и внешним колёсами одной оси, должны быть тоже различны. В противном случае колесо будет проскальзывать, и управляемость автомобиля снизится.
В случае, когда ось неведущая, т.е. её колёса не толкают автомобиль вперёд, всё просто: каждое колесо вертится со своей скоростью, необходимой для прохождения нужного пути без проскальзывания.
А как же сделать так, чтобы колёса ведущей оси, в нашем случае задней, с одной стороны, постоянно толкали автомобиль вперёд, а с другой стороны, могли вращаться с разными скоростями?
Помогает в этом дифференциал — представитель планетарных механизмов. Планетарным называется механизм, у которого есть сателлиты — шестерни, крутящиеся вокруг подвижных осей.


Вал от мотора, пройдя через коробку передач, отдаёт вращение на «бочку». Бочка же через сателлиты передаёт вращение на левую и правую полуоси ведущей оси. Как бы ни вращались колёса, скорость бочки всегда в два раза медленнее вращения вала, а сумма скоростей полуосей равна удвоенной скорости вала.
Если машина едет по прямой и под обоими ведущими колёсами одинаковое покрытие — с одинаковым коэффициентом трения, то колёса забирают от бочки одинаковое количество вращения, и полуоси вращаются (колёса и их полуоси) с одинаковой скоростью.


Но если коэффициенты трения различаются, например, одна сторона машины выезжает с асфальта на грунтовую обочину или попадает на лёд, то. Как же будут себя вести колёса при прохождении этого участка? У колёс неведущей оси всё просто: они независимы друг от друга, им не надо толкать машину, и когда одно из них выкатывается на лёд, то перестаёт крутиться, так как трение с дорогой очень маленькое.
Вот и под левое колесо ведущей оси попадает лёд. Справа трение с асфальтом большое, а слева — со льдом — почти отсутствует. Соответственно, левому колесу вращаться гораздо проще, и оно начинает забирать на себя всё вращение, отдаваемое бочкой на обе полуоси. При этом сумма скоростей полуосей, как было отмечено выше, всегда постоянна, но одна полуось не крутится, а вторая — вращается очень быстро. Начать движение из такого положения, когда одно колесо ведущей оси потеряло связь с дорогой (например, находится на льду), а другое нет — невозможно.
Казалось бы, одни неудобства от этого дифференциала, зачем он тогда нужен? Как раз для решения задачи одновременного толкания ведущей осью машины вперёд и прохождения в поворотах ведущими колесами путей разной длины. Каждое колесо берёт от дифференциала количество движения пропорционально длине его пути, а в сумме всю энергию вала они затрачивают на движение машины вперёд.
Инженеры постоянно пытаются улучшить дифференциал, сохранив его основное свойство, пытаются уменьшить неприятные эффекты — каким-либо способом не давать крутиться полуосям со слишком большой разницей скоростей. Но по сути, всё и сегодня остаётся таким же, ибо законы геометрии никто не отменял.
Смотри также
Поворот передних колёс автомобиля // Математическая составляющая / Ред.-сост. Н. Н. Андреев, С. П. Коновалов, Н. М. Панюнин. — Второе издание, расширенное и дополненное. — М. : Математические этюды, 2019. — С. 54—55, 306.
Руководство по ремонту и эксплуатации
Mercedes E class W124
Углы установки колес в значительной мере влияют на устойчивость автомобиля, износ шин и расход топлива. Различают следующие углы установки колес.
Развал — это наклон колеса в вертикальной плоскости относительно средней линии автомобиля. Он может быть положительным, если колеса наклонены наружу и отрицательным, если колеса наклонены внутрь. Угол развала в основном влияет на равномерность износа шин передних колес. Если развал одного колеса положительный, а другого — отрицательный, то автомобиль будет уводить в сторону при движении по прямой.
Угол развала передних колес регулируется после ослабления переднего шарнирного болта крепления нижнего рычага передней подвески за счет изменения положения эксцентриковых шайб. Развал задних колес не регулируется.
Схождение — это боковое расстояние между колесами. Положительное схождение означает, что колеса спереди расположены ближе друг к другу, чем сзади при измерении на высоте средней точки колеса. Отрицательное схождение означает, что колеса спереди находятся на большем расстоянии друг от друга, чем сзади.
Схождение передних колес регулируется ввинчиванием или вывинчиванием поперечной рулевой тяги в шаровые шарниры, в результате чего изменяется длина поперечной рулевой тяги.
Схождение задних колес также регулируется. Регулировку можно произвести, ослабляя и поворачивая внутренний шарнирный болт направляющего рычага задней подвески.
Проверку и регулировку углов установки колес необходимо производить на станции технического обслуживания в связи со сложностью используемого оборудования.
Поперечный наклон оси поворота колеса — это угол между осью наклона поворотного кулака и вертикалью, проведенный через точку крепления колеса, глядя в продольном направлении автомобиля.
За счет углов развала и поперечного наклона оси поворота точки касания колес с дорогой располагаются ближе к оси поворотного кулака. Этим поддерживается так называемое плечо обкатки. Чем меньше плечо обкатки, тем легче управление автомобилем. Также удары от неровности покрытия меньше передаются на рулевое управление.
Угол продольного наклона оси поворота. Ось, относительно которой происходит поворот колеса, размещается в пространстве так, что ее нижняя часть наклонена вперед. Такой угол продольного наклона называется положительным. При положительном значении угла самовозврат колес в среднее положение после поворота улучшается.
Угол продольного наклона переднего колеса регулируется после ослабления и поворота шарнирного болта заднего крепления нижнего рычага передней подвески. Продольный угол наклона заднего колеса не регулируется.
| Содержание руководства: |
| Органы управления и контрольные приборы |
| Техническое обслуживание (бензиновые двигатели) |
| Техническое обслуживание (дизельные двигатели) |
| Ремонт 4-цилиндрового бензинового двигателя, установленного в автомобиле |
| Ремонт 6-цилиндровых бензиновых двигателей |
| Ремонт 6-цилиндровых бензиновых двигателей |
| Ремонт дизельного двигателя, установленного в автомобиле |
| Капитальный ремонт двигателей |
| Системы охлаждения, отопления и вентиляции |
| Топливная система с карбюратором |
| Система впрыска топлива |
| Система впрыска топлива |
| Топливная система дизельных двигателей |
| Топливная система дизельных двигателей |
| Система запуска и зарядки |
| Система зажигания 4-цилиндровых бензиновых двигателей |
| Система зажигания 4-цилиндровых бензиновых двигателей |
| Система предпускового подогрева дизельных двигателей |
| Сцепление |
| Механическая коробка передач |
| Автоматическая коробка передач |
| Главная задняя передача, приводные и карданный валы |
| Тормозная система |
| Подвеска и рулевое управление Подвеска и рулевое управление Общая информация Подшипник передней ступицы Ступица переднего колеса Поворотный кулак Амортизатор передней подвески Пружина передней подвески Нижний рычаг передней подвески Передний стабилизатор поперечной устойчивости Крепежный элемент задней ступицы Замена подшипника задней ступицы Амортизатор задней подвески Пружина задней подвески Рычаги задней подвески Нижний рычаг задней подвески Стабилизатор поперечной устойчивости задней подвески Соединительная серьга стабилизатора поперечной устойчивости Система самовыравнивающейся задней подвески на моделях Универсал Элементы самовыравнивающейся задней подвески Рулевое колесо Рулевая колонка Замок рулевой колонки / замок зажигания Контактная группа замка зажигания Резиновая муфта рулевого вала Рулевая передача Сошка рулевой передачи Замена нижнего уплотнительного кольца рулевой передачи Насос усилителя рулевого управления Прокачка системы усилителя рулевого управления Амортизатор рулевого управления Центральная рулевая тяга Промежуточный рычаг рулевого управления Поперечная рулевая тяга Углы установки колес Углы установки колес |
| Кузов |
| Электрическое оборудование |
| Определение неисправностей |
| Руководства по ремонту Мерседес: |
| A class W169 |
| C class C204 |
| C class S204 W204 |
| C class W201 |
| C class W203 |
| CL class C216 |
| CLS class C218 |
| CLS class X218 |
| E class A207 C207 |
| E class S212 W212 |
| E class W123 |
| E class W124 |
| G class W463 Гелендваген |
| G class W463 Гелендваген |
| GL class X164 |
| GL class X166 |
| GLK class X204 |
| ML class W163 |
| ML class W166 |
| R class W251 |
| S class W140 |
| S class W220 |
| S class W221 |
| SL class R231 |
| SLK class R172 |
| SLS class C197 R197 |
| Sprinter |
полная версия сайта
Оригинальные автозапчасти для Мерседес и аналоги сборочного конвейера в наличии с доставкой в удобное для Вас время и место
Обращаем Ваше внимание на то, что данный интернет-сайт носит исключительно информационный характер. Приведённые цены и характеристики товаров носят исключительно ознакомительный характер и не являются публичной офертой, определяемой положениями cтатьи 437 Гражданского кодекса РФ. Подтверждение заказа не является основанием для заключения договора купли-продажи. Для получения подробной информации о характеристиках товаров, их наличии и стоимости связывайтесь с менеджерами компании. Услуги доставки писем и SMS-сообщений предоставляются сторонними организациями, за недоставку их наша компания ответственности не несет.
123 при повороте падают колеса !?




- Город: Санкт-Петербург
Отправлено 26 Август 2005 — 11:41
Привет! что это может быть? При повороте руль идет плавно, не доходя до конечной точки (гур еще не пищит) ощущение в руле, что колеса резко «упали, легли». Поменяла только что рулевой редуктор, был люфт ~ 35гр.
Рулевые новые. С/Р сделан. Пока был люфт, думала, что от него, но теперь?
А может так и должно быть?
w123, дв.115.954, 80г, 4мкпп, 230 Sromberg175CDT
#2
ОФФЛАЙН PerezMow
Patria O Muerte!






- Город: М.О. Домодедово
- Автомобиль:
L200 T81
Отправлено 26 Август 2005 — 12:02
[quote=»Svetlana»]
плз. для парней с бонепоезда, что есть «упали, легли» колеса? опиши подробнее.
#3
ОФФЛАЙН Svetlana



- Город: Санкт-Петербург
Отправлено 26 Август 2005 — 12:25
[quote=»PerezMow»][quote=Svetlana]
плз. для парней с бонепоезда, что есть «упали, легли» колеса? опиши подробнее.[/quote]
Руками по рулю ощущается, что пропадает сопротивление, где — не знаю. Начинаешь крутить руль- нормально, ровно, колеса идут плавно, в конце происходит резкий скачек-провал, руль практически свободно идет дальше и колеса в этот же момент «ложаться». Я знаю, как у мерсов колеса наклоняются в повороте, а у меня они сначала плавно, а в конце — более быстро. На руле по моим ощущениям похоже на люфт в рулевом редукторе. Но ведь люфт не может быть только в крайних положениях, или я ошибаюсь?
w123, дв.115.954, 80г, 4мкпп, 230 Sromberg175CDT
#4
ОФФЛАЙН Serg




- Город: Нижний Новгород
Отправлено 26 Август 2005 — 12:32
Смею предположить регулировку угла наклона передней стойки (или как он там называется). Развал-схождение давно делали?
W123 280, дв. 110.923, карб Solex4А1, АКПП, 1977г.в.
#5
ОФФЛАЙН Svetlana



- Город: Санкт-Петербург
Отправлено 26 Август 2005 — 12:42
Смею предположить регулировку угла наклона передней стойки (или как он там называется). Развал-схождение давно делали?
Разва делала где-то месяц назад. А рулевой редуктор поменяла в воскресенье, люфта нет совсем! Но стало заметно вот такое «падение».
А регулировку можно сделать самостоятельно?
w123, дв.115.954, 80г, 4мкпп, 230 Sromberg175CDT
#6
ОФФЛАЙН PerezMow
Patria O Muerte!






- Город: М.О. Домодедово
- Автомобиль:
L200 T81
Отправлено 26 Август 2005 — 13:17
а как это отражется на управлении? именно поворачиваемости? машина начинает на последнем обороте руля резко «рыскать» в сторону поворота? я чего-то не могу себе представить о чем речь.
Может это субъективное ощущение после замены рулевой машинки? сродни тому как после мойки машина начинает резве ехать?
#7
ОФФЛАЙН Alex030272
Alex030272


- Город: Москва (ВАО)
Отправлено 26 Август 2005 — 13:27
Смею предположить регулировку угла наклона передней стойки (или как он там называется). Развал-схождение давно делали?
Ребята, называется угол наклона шкворня, эту регулировку мало кто вооще делает всилу своей некомпетентности и природной лени. Кстати фишка впервые введенная именно Мерседес-Бенц и весь мир затащился, как у мерина ложатся колеса и как здоровенный бюргер мог развернуться на пяточке.
[email protected]
Ich liebe Mercedes, Siemens und Rammstein.
WIS, EPC, TecDoc и др. а также WDB126021 M110926 АКПП 722307 280S Solex 4A1 с ГБО 9/85. Предыдущий WDB124023 M102 МКПП 88г.
#8
ОФФЛАЙН Serg




- Город: Нижний Новгород
Отправлено 26 Август 2005 — 13:28
Еще вопрос: этот эффект наблюдается только в движении или на месте тоже?
Андрей, вспомни велосипед. Чем больше наклон передней вилки, тем легче руль сваливается в лево или право. Это сваливание компенсируется движением вперед. Существует оптимальный угол наклона, обеспечивающий устойчивость. Недостаточный угол приводит к большему сопротивлению руля. Излишний — к быстрому сваливанию и недостаточной устойчивости.
Это не из практики, а из общих соображений.
А после замены редуктора разве развал-схождение не надо делать?
W123 280, дв. 110.923, карб Solex4А1, АКПП, 1977г.в.
Почему шины изнашиваются снаружи?

Вчера я не только развлекался тем, что измерял разгон машины с помощью Racelogic, но и вечером наконец доехал до шиномонтажа где хранятся мои шины и переобулся в летнее.

Попутно выяснил, что подкрылки продолжают деградировать. Правый уже вообще в труху, левый еще держится.


Ну и конечно шины доживают последние месяцы. Причём у всех четырех наиболее сильно изношены внешние плечи. Видимо это особенности геометрии подвески, потому что сход-развал я проверяю регулярно (и регулярно он уходит, кстати).

Цена вопроса: 6 500 ₽ Пробег: 64 000 км
26 апреля 2019 Метки: шины
Поделиться:
Mercedes-Benz GLC-Class 2015, двигатель дизельный 2.2 л, 242 л. с., полный привод, автоматическая коробка передач — шины
Машины в продаже

Mercedes-Benz GLC, 2020

Красноярск
Mercedes-Benz GLC, 2016

Mercedes-Benz GLC, 2015

Mercedes-Benz GLC, 2021
Комментарии 36
Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы писать комментарии, задавать вопросы и участвовать в обсуждении.

на этой машине ни разу не делал сход/развал.
всегда ровно едет.
а вот с ГЛК обоих поколений намучался. незначительно, но уводило вправо

Нижнюю часть подкрылка, полоску шириной пару сантиметров, я срезал после первой зимы, так как слева стал выглядеть как на вашей первой фотке… срезал оба! Нафига нужна такая выпирающая часть? ♂️

Вся суть в том, что при повороте передние колеса отклоняются от вертикальной оси! Причем наружное и внутреннее колесо на разный угол — наружнее сильнее. За счет этого меняется пятно контакта и за счет этого улучшается поведение авто в поворотах на скорости — машина как бы ввинчивается в поворот. Вся нагрузка в динамичном крутом повороте ложиться только на внешние плечи!
Поэтому резина со значком «МО» идет с более жестким и плотным внешним плечом, чтобы износ был более равномерным.
Но эта мера спасает не всех… все зависит от прокладки между рулем и сиденьем!