В идеале колеса должны стоять строго перпендикулярно по отношению к дороге. В этом случае обеспечивается максимальная устойчивость и минимальное сопротивление движению. Износ шин и расход топлива также минимизирован. Но, как мы знаем, идеал недостижим. Положение колес меняется при изменении нагрузки, дорожных условий и при поворотах. Поэтому конструкторы закладывают в автомобиль до двух десятков различных параметров, которые определяют оптимальную установку колес при различных условиях движения. Из этих параметров большинство задаются как постоянные величины, некоторые же подлежат регулировке в ходе эксплуатации. Вот это и есть общеизвестные «сход-развал» и менее известный кастер. А в современных иномарках регулируется и вовсе только один параметр – схождение колес. Но у этого, казалось бы, положительного обстоятельства есть и обратная сторона. Если, например, в результате удара слегка нарушилась геометрия ходовой части или кузова, то положение колес на «обычной» машине можно выровнять, «играя» регулировками углов. Если же регулируется только схождение, приходится заменять пострадавшие (и совсем недешевые) детали.
Содержание статьи
“Угловая” теория
Угол продольного наклона оси поворота (кастер (Caster)) (рис. 1) – угол между вертикалью и линией, проходящей через центры поворота шаровой опоры и подшипника опоры телескопической стойки, в плоскости, параллельной продольной оси автомобиля. Он способствует стабилизации управляемых колес, т. е. позволяет ехать машине прямо с отпущенным рулем. Чтобы наглядно представить себе, что такое кастер, вспомните велосипед или мотоцикл. Их рулевая колонка отклонена назад. Из-за этого в движении колесо постоянно стремится занять прямое положение. Именно благодаря кастеру при отпущенном руле автомобиль едет прямо, а при выходе из поворота автоматически возвращает колеса в исходное положение. Если угол наклона уменьшить, автомобилем становится сложнее управлять, приходится постоянно подруливать, что утомительно для водителя, да и шины быстрее изнашиваются. Если же кастер увеличить, машина будет ехать по дороге, как танк, но вращение руля превратится в занятие в тренажерном зале. Сказанное в большей степени относится к заднеприводным автомобилям. В переднеприводных небольшое положительное значение кастера устанавливают для стабилизации колес при движении накатом, торможении или при возникновении внезапных боковых нагрузок (ветер). Признаки отклонения величины угла от нормы: увод автомобиля в сторону при движении, разные усилия на рулевом колесе в левых и правых поворотах.
Угол развала колеса (рис. 2) – угол между плоскостью вращения колеса и вертикалью. Если говорить упрощенно, то, как бы при езде или изменении нагрузки не наклонялись рычаги и стойки, положение колеса относительно дороги должно оставаться в заданных пределах. Если верхняя часть колеса отклонена наружу, развал считается положительным, если колесо наклонено вовнутрь – развал отрицательный. При отклонении от нормы развала колес автомобиль самопроизвольно уводит в сторону, а протектор шин изнашивается неравномерно.
Схождение колес (рис. 3) – угол между плоскостью вращения колеса и продольной осью автомобиля. Схождение колес способствует правильному положению управляемых колес при различных скоростях движения и углах поворота автомобиля. При увеличенном схождении передних колес сильно пилообразно изнашивается наружная часть протектора, а при отрицательном угле такому же износу подвергается внутренняя. При этом шины начиняют визжать в поворотах, управляемость машины нарушается (автомобиль «рыскает» по дороге) возрастает расход топлива вследствие большого сопротивления качению передних колес. Соответственно уменьшается выбег автомобиля. Схождение и развал – это взаимозависимые величины.
Помимо перечисленных углов существуют углы появление которых нежелательно: углы движения и смещения одной или нескольких осей. При их наличии необходим ремонт подвески или кузова автомобиля.
а – сдвиг колёс (дефект возникает в эксплуатации из-за деформации элементов подвески
- б – отклонение линии тяги автомобиля (причина – эксплуатационная);
- в – обратное (отрицательное) схождение в повороте (измеряется как разность углов поворота внутреннего и внешнего колёс, измеренных относительно продольной оси; при нарушении возникает проскальзывание одного из управляемых колёс, что снижает устойчивость при прохождении поворота).
Когда регулировать и нужно ли регулировать
В ходе эксплуатации происходит естественный износ деталей подвески. В результате углы установки колес нарушаются. Поэтому периодически, как предписано в мануале, нужно проводить их контроль и, при необходимости, регулировку. Во «внеплановой» регулировке автомобиль нуждается чаще всего после наезда на препятствия или ямы, а также после аварий, в которых пострадал кузов. Если после такого случая поведение машины изменилось (начало «тянуть» в сторону или ее постоянно приходится «ловить» рулем на прямой, руль при движении прямо находится не в среднем положении, при выходе из поворота руль сам не возвращается в среднее положение, шины изнашиваются неравномерно и визжат в поворотах), то следует не задерживаясь ехать на СТО. И третий повод заехать к «развальщикам» – после замены деталей подвески и рулевого управления, которые влияют на положение колес.
Если же ни один из вышеописанных вариантов не произошел, а симптомы «неправильных углов» проявляются – не торопитесь и проанализируйте ситуацию. Что предшествовало изменению характера езды? Если, например, были установлены другие колеса, то вибрации и неравномерный износ протектора может быть вызван их разбалансированностью. Трясет машину и при недостаточной затяжке колесных болтов. Дефектные, разноразмерные, с разным рисунком протектора и разнонакачанные шины также приведут к аномальному поведению автомобиля. Увод машины в сторону может быть следствием подтормаживания одного из колес из-за неисправности тормозного механизма. А неисправные амортизаторы провоцируют неустойчивое поведение на дороге. Тяжело стал вращаться руль? Возможно, что виноват гидроусилитель. Уменьшился выбег? Причиной могут быть ступичные подшипники.
Где делать и на чем делать
Первое правило – ищите толкового добросовестного мастера, а не «навороченный» стенд. Второе – выбирайте сервис исходя из своих потребностей. Если, например, машина исправна и вы только хотите проверить и отрегулировать схождение, для этого не нужен 3D-стенд. Хороший специалист справится с помощью подъемника и измерительной штанги. При том же результате разница в цене будет весьма ощутимой. А вот если нужна тщательная проверка всей «геометрии», здесь без соответствующего оборудования не обойтись. Стенды для контроля и регулировки углов установки колес можно разделить на две большие группы: оптические и компьютерные.
Оптические стенды бывают лучевые и лазерные. В лучевых источником света является лампа накаливания. Два таких источника (коллиматора) крепятся к колесам, а спереди и сбоку автомобиля размещаются измерительные экраны (мишени), на которые и проецируется луч света. При регулировке схождения лучи направляются на располагаемую перед машиной измерительную штангу. Лазерные стенды более точные, а работать на них проще. По бокам ямы или подъемника устанавливаются измерительные экраны. В их центрах сделаны отверстия, через которые строго навстречу друг другу направляются лазерные лучи. На колеса автомобиля крепятся зеркала, от которых лучи отражаются на экраны. К достоинствам оптических стендов можно отнести простоту и проистекающую из нее надежность. Отличаются они и низкой ценой. А вот недостатки гораздо существеннее – сравнительно низкая точность, возможность работать одновременно только с одной осью автомобиля, отсутствие базы данных по моделям и невозможность измерить некоторые параметры (например, повернутость заднего моста), характеризующие общую «геометрию» автомобиля. Если автомобиль имеет многорычажную подвеску, оптические стенды ему противопоказаны.
Компьютерные стенды подразделяются на датчиковые (CCD) и 3D. В первых на каждом колесе крепятся связанные между собой измерительные головки, информация от которых обрабатывается компьютером. По способу соединения между головками стенды бывают кордовыми (между головками натягивается резиновый жгут, а соединение с компьютером осуществляется через кабель), инфракрасными проводными (связь между головками обеспечивается посредством инфракрасных лучей, а с компьютером через кабель) и инфракрасными беспроводными (головки соединяются с компьютером по радиоканалу). Последний тип стендов на сегодняшний день наиболее распространен. При выборе учтите, что до сих пор существуют компьютерные стенды с незамкнутым контуром (с двумя измерительными головками), функциональные возможности которых гораздо ниже, чем стендов с замкнутым контуром (с четырьмя головками).
Достоинства компьютерных стендов очевидны: высокая точность, возможность работать сразу с двумя осями и измерять гораздо больше параметров, наличие постоянно обновляемой базы данных (около 40 тысяч моделей), программа, подсказывающая механику последовательность действий. Но ССD стенды не лишены и недостатков – хрупкие датчики, зависимость от температурных условий, освещенности. Они требуют периодической проверки и юстировки (два раза в год).
Появление компьютерных 3D стендов многие специалисты называют революцией в области контроля и регулировки углов установки колес. Как говорится, гениальное всегда просто. На стойке перед автомобилем закрепляются видеокамеры, которые с высочайшей точностью фиксируют положение закрепленных на колесах пластиковых светоотражающих мишеней. Для измерения углов достаточно прокатить автомобиль на 20-30 см вперед-назад и повернуть руль вправо-влево. Данные с видеокамер обрабатывает компьютер и в реальном времени выдает все мыслимые геометрические параметры. Эта технология получила название «машинное зрение». Для проведения измерений 3D стенды, в отличие от всех остальных, не требуют размещения автомобиля на идеально ровной поверхности. Недостаток – цена.
Нюансы регулировки
На «сход-развал» можно ехать, только если ходовая часть и рулевое управление исправны. И перед тем, как приступить к регулировке, мастер в обязательном порядке должен это проверить. То есть, поднять машину на подъемнике, а затем осмотреть и подергать колеса, тяги, рычаги, опоры, пружины, покрутить руль и т.д. В обязательном порядке измеряется и, при необходимости, доводится до нормы давление в шинах. Если обнаружены слишком большие люфты или повреждения деталей, специалист должен отказать клиенту в регулировке (конечно, при невозможности устранить недостатки на месте).
Если же отклонений не выявлено, автомобиль размещается на горизонтальной площадке (для 3D стенда горизонтальность – не обязательное условие) и нагружается в соответствии с рекомендациями производителя. То есть, если завод указывает значения углов для определенной нагрузки, то регулировать их на «пустой» машине – нарушение. Чтобы детали подвески установились в рабочее положение, ее с усилием «прожимают», надавливая на «передок» и «задок» машины. В обязательном порядке, во избежание крупных погрешностей в измерениях, должна быть проведена компенсация биения дисков, на каком бы стенде не производилась регулировка. Не вдаваясь в теорию, внешне все выглядит так: мастер вывешивает ось, крепит к колесам измерительные приборы и прокручивает колеса. На 3D стендах компенсация выполняется без вывешивания, путем прокатывания машины вперед-назад на 20-30 см.
Так как углы установки взаимосвязаны между собой, то всегда придерживаются строгой последовательности при их регулировке. Первым регулируют кастор (угол продольного наклона оси поворота), затем развал и в последнюю очередь схождение. У большинства современных зарубежных автомобилей регулируется только схождение.
Кастор (Caster) регулируется изменением количества шайб: на двухрычажной подвеске – между нижним рычагом и поперечиной, на «Мак-Ферсон» – на концах растяжки или стабилизатора подвески. При этом колеса автомобиля должны быть заторможены рабочей тормозной системой (не ручником!). Для этого специалист должен иметь в своем арсенале специальный фиксатор педали тормоза. Операция регулировки кастора – одна из самых нелюбимых «развальщиками», т.к. очень трудоемкая и отнимает много времени из-за «прикипевших» болтов крепления. Некоторые «специалисты» в таких случаях срубают шайбы зубилом, а другие просто обходят молчанием кастор либо пытаются убедить клиента, что угол в норме. Будьте бдительны!
Развал (Camber) на двухрычажных подвесках регулируется так же, как и кастор – изменением количества шайб между нижним рычагом и поперечиной. На подвеске «Мак-Ферсон» чаще всего развал колес изменяется путем вращения эксцентрикового болта, которым стойка крепится к поворотному кулаку. Но возможны и варианты. На некоторых моделях вместо болта предусмотрен ползунковый механизм, либо регулировочный болт размещается в основании рычага. Встречаются конструкции, где развал регулируется перемещением шаровой опоры вдоль рычага.
Перед тем, как приступить к регулировке схождения (Тое), специалист обязательно должен выставить рулевую рейку (на автомобилях с червячным рулевым механизмом – сошку) в среднее положение. Руль при этом должен встать прямо. Его закрепляют специальным фиксатором. Регулировка производится путем вращения регулировочных муфт наконечников рулевых тяг с обеих (не с одной!) сторон. Признаком правильно проведенной процедуры является положение руля прямо, без перекоса, при прямолинейном движении.
На автомобилях с независимой задней подвеской развал (не на всех) и схождение колес тоже регулируются. В таком случае выставлять углы нужно начинать с задней оси, а затем уже переходить к передней.
В идеале углы установки левого и правого колес должны совпадать. Но так получается не всегда. Поэтому для каждого угла производитель регламентирует значения в определенном диапазоне. Но крайнее значение в «плюс» от крайнего значения в «минус» могут отличаться более чем на 1 градус! При этом формально углы будут в норме, но колеса будут стоять криво. Абсурд! Поэтому регламентируются и значения допустимой разницы между углами правого и левого колеса. Например, кастор должен иметь значение 1°30’±30′. То есть 1° наклона одного колеса и 2° наклона другого будут находиться в поле допуска. Но если допустимая разность наклонов колес установлена производителем, скажем, в 30′, то такая регулировка будет халтурой. А вот если одно колесо имеет продольный наклон в 1°30′, а второе в 1°45′, то здесь претензий нет.
Если регулировка проводилась на компьютерном стенде, Вам обязаны выдать распечатку, в которой указываются все описанные параметры. Даже если Вы не горите желанием глубоко вдаваться в теорию подвески автомобиля, с помощью распечатки можно легко проверить, правильно ли отрегулированы углы. Для этого достаточно владеть лишь сложением и вычитанием. Она должна состоять из трех столбцов данных. В первой указываются значения углов до регулировки, во второй – после регулировки, а в третьей – значения из базы данных по Вашему автомобилю. Кстати, убедитесь, что там указана именно Ваша модель и ее год выпуска, а не просто, скажем, Honda Civic, которая имеет девять поколений. Поинтересуйтесь также, когда в последний раз проводилась юстировка стенда. Правильный ответ – не реже, чем два раза в год.
Кроме регулируемых углов проверке подлежат и несколько нерегулируемых, но не менее важных. К основным из них относятся: поперечный наклон оси поворота (King Pin Inclination), смещение передней и задней оси (Set-back) и угол движения (Trust-angle). Значения смещения осей и угла движения в идеале должны быть равны нулю. На практике – чем ближе к нулю, тем лучше. Убедитесь из распечатки, что все нерегулируемые параметры находятся в допустимых пределах.
Расхожее мнение говорит о том, что после любого ремонта подвески или рулевого управления необходимо в обязательном порядке регулировать углы установки колес. Однако это не так. Регулировка необходима только после замены деталей, которые влияют на эти углы. Например, замена изношенных в ходе естественной эксплуатации шаровых опор, сайлент-блоков или рычагов подвески вернет колеса в первозданное положение, и регулировать ничего не нужно! Но это при условии, что по мере износа коррекция углов не проводилась. Если меняется рычаг, погнутый в результате удара, то регулировать углы необходимо, так как, скорее всего, вместе с рычагом деформировались и прилегающие к нему металлические части.После замены передней стойки регулировать углы нужно. А вот если стойка, в верхнем креплении которой нет «развального» болта, не заменялась, а снималась, например, при ремонте подвески, и при этом от поворотного кулака не отсоединялась – после сборки углы не нарушатся. Также нет необходимости в регулировке при замене пружин, верхних опор и съемных амортизаторов. Но, опять же – если стойка не отсоединялась от поворотного кулака.
Замена деталей реечного рулевого управления требует последующей регулировки углов. А вот в червячном при замене рулевого редуктора, маятникового рычага и средней тяги трапеции углы не нарушаются.
