С-Петербург, улица Тосина 3
+7 (812) 917-84-85
+7 (921) 316-27-00
Главная » Разное » Отрицательное плечо обката

Отрицательное плечо обката


Передняя подвеска. Часть 1. — бортжурнал Toyota Mark II JZX81 SelfMadeDrift 1990 года на DRIVE2

Приветствую вас дорогие друзья! Многие из вас меня постоянно спрашивали типа куда пропал, почему давно не было обновлений и т.д. Подобные вопросы приходили из разных мест от Москвы до Владивостока)) И вот наконец-то я созрел для своего следующего поста! За время моего отсутствия я успел провернуть кучу дел, а точнее защитил кандидатскую диссертацию по специальности Мосты и тоннели, а также порешал кучу семейных и домашних вопросов, немного отдохнул, пережил творческий кризис, набрался сил и новых идей, и, теперь готов работать по полной ради достижения поставленной цели! А цель у меня очень простая — победа в чемпионате России по Дрифтингу) К этому меня подтолкнуло желание попасть на Японскую трассу Ибису, а точнее успех и победа питерского спортсмена Феликса Читипаховяна на данной трассе в третьем этапе G1GP. Если коротко, то данный Человек, с большой буквы, смог вынести всех австралов, америкосов, британцев и новозеландцев и занять первое место! Выражаю ему огромный респект за такой подвиг! А попал он на эти соревнования как-раз благодаря тому, что смог стать чемпионом Российской дрифт серии (RDS) в сезоне 2011 года! А приз за чемпионство как-раз поездка в японию и участие в чемпионате для чужаков!Теперь ближе к делу, а точнее ближе к теме поста. Как видно из названия я решил доработать переднюю подвеску на своем корыте, поскольку она осталось слабым звеном после доработки задней. Для начала немного теории.На одном сайте я нашел интересную статью, текст которой я привожу ниже.

Плечо обкатки — это расстояние от линии пересечения центральной плоскости вращения колеса с опорной поверхностью до точки пересечения оси поворота колеса с этой же поверхностью. Если точка пересечения оси поворота колеса с дорогой лежит с внутренней стороны от плоскости вращения колеса, то плечо обкатки положительное, с наружной — отрицательное.

Плечо обкатки имеет очень большое значение для поведения автомобиля на дороге.

… Как-то мы ехали по песчаному грейдеру в Заонежьи. Дорога была ровная, и я держал скорость 70…80 км/ч. Вдруг внезапно рулевое колесо рванулось из рук, машина резко рыскнула вправо, и мне удалось удержать ее на дороге каким-то чудом. Что же произошло? Оказывается, правые колеса попали на полосу рыхлого песка, внешне почти не отличимого от укатанного. Сопротивление качению резко возросло. Сила, отжимающая колесо назад благодаря положительному плечу обкатки, создала момент относительно оси поворота колеса на шаровых шарнирах, а момент создал силу на рулевой тяге, которая и передалась на рулевое колесо. Ничего подобного не произошло бы, если бы плечо обкатки было нулевым и, тем более, отрицательным…При отрицательном плече обкатки сопротивление качению стремится отжать колесо в сторону большего схождения. В моем случае мне не пришлось бы прилагать усилия к рулевому колесу, чтобы не вылететь с дороги: оно само бы повернулось влево. Таким образом, при увеличении сопротивления движению, с одной стороны, появляется момент от силы сопротивления и силы инерции, стремящийся развернуть автомобиль в сторону большого сопротивления, с другой — благодаря отрицательному углу обкатки колеса поворачиваются в противоположную сторону, компенсируя разворачивающий момент от силы инерции.

Положительное (а) и отрицательное (6) плечо обкатки:А, Б — центры шаровых шарниров передней подвески;В — точка пересечения условной оси, «шкворня», с поверхностью дороги;

Г — середина пятна контакта шины с дорогой.

Отрицательное плечо обкатки обеспечивает безопасность и при так называемой диагональной системе раздельного привода тормозов. Эта система, примененная па «Ладе», самая простая и дешевая, но имеет существенный недостаток: при отказе одного контура тормозная сила на переднем колесе оказывается больше, чем па заднем, и автомобиль разворачивает в сторону заторможенного переднего колеса.Благодаря отрицательному плечу обкатки поворот колеса в противоположную сторону помогает нейтрализовать занос автомобиля. При сравнительных испытаниях автомобилей с отрицательным и положительным плечами обкатки торможение проводилось при скорости 80 км/ч без блокировки колес с отпущенным рулевым колесом. Один из контуров диагональной системы тормозов был отключен. При этом автомобиль с положительным плечом обкатки

разворачивался па 140…160°, а с отрицательным — всего на 15… 170.

Отрицательное плечо обкатки делают небольшим: —10… — 2 мм. У «Жигулей» положительное плечо обкатки составляет 57 мм.

Ты спросишь: если отрицательный угол обкатки столь хорош, то почему его не применяют на всех автомобилях?Прежде чем ответить па этот вопрос, я попрошу тебя проделать простой эксперимент. Возьми свой велосипед, положи руку на седло и веди велосипед вперед. Как легко он слушается малейшего движения: чуть наклон влево, переднее колесо поворачивает влево, наклон вправо — переднее колесо поворачивает вправо. Прелесть, не правда ли? А теперь попробуй сделать то же самое, но веди велосипед назад. Ага, не хочет он так ехать! Почему же?

Весовая стабилизация передних колес.

Автомобиль с задними ведущими колесами представляет собой при разгоне потенциально неустойчивую систему, так как движущая сила приложена позади центра тяжести. Для компенсации этой неустойчивости передняя подвеска должна быть сконструирована таким образом, чтобы передние колеса сами возвращались в положение прямолинейного движения. Переднеприводные автомобили нуждаются в этом в меньшей степени. Если бы на передние колеса не действовал стабилизирующий момент, то достаточно было бы небольшого усилия на рулевом колесе для поворота, но колеса такогоавтомобиля не возвращались бы в исходное положение. Более того, если не держать руль, они могли бы самопроизвольно повернуться в любую сторону. Не хотел бы я ехать на таком автомобиле! Весовая, или статическая, стабилизация передних колес (т. е. обеспечение их возврата в направление прямолинейного движения) обеспечивается положительным плечом обкатки и углом поперечного наклона оси поворотной стойки переднего колеса.

При повороте колеса поднимается передок автомобиля, поэтому под действием веса колесо стремится занять положение прямолинейного движения.

Но получается, что при отрицательном угле обкатки весовой стабилизации нет? Почему же, есть. Но для этого нужно увеличить угол поперечного наклона оси поворотной стойки и сместить колесо.

Статью взял отсюда faq.ford77.ru/trans/uglplech.htm.Исходя из последней фразы, для весовой стабилизации заднеприводного автомобиля надо увеличить угол поперечного наклона оси поворотной стойки и сместить колесо, т.е уменьшить вылет и сделать его ближе к нулевому) Вылет я буду уменьшать проставкой ступицы толщиной 25 мм, а вот что надо сделать, чтобы увеличить угол поперечного наклона стойки — смотрим дальше.

Я начал с того, что выставил машину на подставках и снял передние рычаги вместе со стабилизатором.

Привез все это к тестю в альпинасервис и мы начали работу. Освободили поперечные нижние рычаги от сайлентблока и шаровой и разрезали его пополам. Дальше вварили вставку, тем самым увеличив длину рычага на 25 мм. Также перенесли крепление теншнрода, поскольку его решено было оставить стоковым, заменив только сайлентблок крепления к кузову, поскольку он за 20 лет был просто уничтожен. Также увеличим кастер путем извлечения проставочных шайб в узлах крепления косых рычагов к сайлентблокам. На поперечном рычаге вместо обычного сайлентблока решено было поставить ШС от 70 Супры, но об этом чуть позже.

Вид на сайлентблок крепления теншнрода)) Жесть)

Ну и на последок подарок от тестя мне на новый год))

ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЙ ЭФФЕКТ ОТРИЦАТЕЛЬНОГО ПЛЕЧА «За рулем» №11, 1979 — DRIVE2

Водитель ведет автомобиль. Впереди — препятствие. Он тормозит, но тормоза «берут» чуть-чуть по-разному. В большинстве случаев эта разница практически малозаметна. Но вот при очень резком торможении (рис. 1) автомобиль бросает в сторону, может быть всего на полметра, или заносит и… авария. Она нередко возникает также из-за того, что при торможении колеса одной стороны машины оказались на льду, грязи или воде.Что общего между названными случаями? Общее то, что колеса правой и левой сторон попали в разные условия по силам сопротивления движению. И, естественно, эти разные условия «провоцировали» занос или самопроизвольный разворот автомобиля, который водитель не всегда успевал вовремя скорректировать… «Самозащита» против заносаВсе современные модели обязательно имеют два независимых контура в гидроприводе тормозов. Для гарантии сохранения эффективности торможения, а значит, и безопасности, необходимо, чтобы при любых неисправностях работал тормоз хотя бы одного переднего колеса. По этой причине получила широкое распространение наиболее дешевая и простая из двухконтурных — диагональная схема раздельного гидравлического привода тормозов. Но переход на нее заставил конструкторов заложить «меры самозащиты» в геометрические соотношения параметров передней подвески и рулевого привода. Эта мера — отрицательное плечо обкатки.Несколько слов о самом термине. Плечом обкатки (рис. 2) называют расстояние между точкой Г контакта шины с дорогой и точкой В. Она обозначает пересечение с дорогой продолжения воображаемой оси, проходящей через центры верхнего и нижнего шаровых шарниров двухрычажной передней подвески. Если отрезок ГВ расположен внутри колеи автомобиля (рис. 2а), его считают положительным. Если же благодаря определенному сочетанию размеров деталей в передней подвеске отрезок ГВ оказывается вне колеи, то плечо обкатки r считают отрицательным (рис. 2б).Теперь посмотрим, что произойдет при торможении машины с диагональной раздельной схемой гидропривода тормозов. Предположим, что один из контуров (скажем, обслуживающий тормоза переднего правого и заднего левого колес) вышел из строя. При нажатии на педаль тормозятся переднее левое и заднее правое колеса (рис. 3). В точках контакта их с дорогой возникают тормозные силы, соответственно Fтп и Fтз.Момент от силы инерции Fн, приложенной в центре тяжести ЦТ автомобиля на плече, равном половине колеи, станет разворачивать машину вокруг переднего левого колеса. Его лишь в небольшой степени будет нейтрализовать момент от силы Fтз, разворачивающий автомобиль в противоположном направлении вокруг заторможенного заднего правого колеса. Отдельно рассмотрим силу Fтп. Она значительно больше, чем Fтз (из-за перераспределения сцепного веса при торможении), поэтому для упрощения схемы действия сил условно будем считать, что тормозит только одно переднее колесо, и сила инерции разворачивает машину вокруг него. Но такая же примерно ситуация возникает при любой схеме, и даже если привод полностью исправен, но колеса одной стороны машины попадают при торможении на покрытие с малым коэффициентом сцепления (обледенелое, заснеженное, мокрое) или в случае разрыва на ходу шины одного из передних колес. Сохранить при этом заданное направление очень трудно, а иногда и невозможно. Кроме того, здесь управляемые колеса стремятся повернуться в ту сторону, где тормозная сила может быть реализована за счет более высокого коэффициента сцепления, резко увеличивая разворот автомобиля.

Обратимся к рис. 4. Управляемое колесо при торможении поворачивается относительно «шкворня», воображаемой оси АВ, под действием тормозной силы Fтп.

Усилие на руле снижено почти до нуляПри традиционном, положительном плече обкатки (отрезок ГВ на рис. 4а) возникает момент Мт, действующий в том же направлении, что и момент Ми, образованный силой инерции Fн на плече, равном половине колеи.

Если же сконструировать подвеску передних колес так, чтобы плечо обкатки получилось отрицательным (отрезок ВГ на рис. 4б), то произведение этого плеча на силу Fтп, приложенную в точке контакта Г колеса с дорогой, даст момент Мт, действующий в направлении, противоположном моменту Ми, и будет его нейтрализовать. Во время сравнительных испытаний автомобилей с отрицательным и положительным плечами обкатки торможение производилось с начальной скорости 80 км/ч при отсутствии блокировки колес и отпущенном рулевом колесе. Один из контуров диагональной схемы привода при этом искусственно отключали. У модели с положительным плечом обкатки угол разворота относительно исходного направления движения составлял 140-160° при значительном боковом смещении. А модель с заложенным в конструкцию отрицательным плечом обкатки имела угол разворота в пределах 15-17°, то есть практически не отклонялась от первоначальной траектории. Это наглядное свидетельство несомненного преимущества отрицательного плеча обкатки при несимметричном торможении автомобиля.

Особенно интересны в этой связи и полученные на испытаниях данные о величине усилия или крутящего момента, которые необходимо приложить водителю к рулевому колесу, чтобы удержать машину на желаемой траектории при торможении. Момент на руле, необходимый для этого при положительном плече обкатки, достигает примерно 130 кгс*см, то есть при радиусе рулевого колеса 20-25 см водитель должен прикладывать усилие более 5-6 кгс. На автомобиле с отрицательным плечом обкатки момент на рулевом колесе в тех же условиях ничтожно мал и колеблется около нулевого значения. При этом корректировка траектории движения рулем не вызывает у водителя никаких трудностей.

Занос при торможении – в 10 раз меньшеТаков положительный эффект отрицательного плеча обкатки, который повышает безопасность за счет сохранения прямолинейной траектории при торможении или при попадании колес одной стороны на скользкий участок дороги.А насколько большим может быть отрицательное плечо обкатки? Слишком большая его величина может привести к ухудшению стабилизирующих свойств рулевого управления, что придется компенсировать соответственно увеличением продольного наклона шкворня. Но такая «компенсация», в свою очередь, увеличит усилие на руле, что нежелательно. Поэтому у большинства машин величина отрицательного плеча обкатки колеблется в пределах от 2 до 10 мм, достигая в крайних случаях 18 мм (как сделано на «Ауди-80»). Другая крайность — модели с плечом обкатки, равным нулю («Мерседес-Бенц»).

Впервые отрицательное плечо обкатки было применено на переднеприводных американских автомобилях «Олдсмобиль-торонадо» и «Кадиллак-эльдорадо» в середине 60-х годов, а комбинация отрицательного плеча с диагональной схемой тормозных контуров впервые осуществлена на «Ауди-80» в 1972 году (рис. 5).

Преимущества подвески, обеспечивающей отрицательное плечо обкатки, оказались настолько очевидными и значительными, что почти все европейские и некоторые американские фирмы начали использовать такую конструкцию на своих новых моделях.

Б. ФИТТЕРМАН, доктор технических наукА. ДИВАКОВ, кандидат технических наук

(«За рулем» №11, 1979)

Положительный эффект отрицательного плеча - Автомобильный портал iCarz

Рис 1. Поведение автомобиля (он сзади) с положительным плечом обкатки когда колеса одной стороны попадают на скользкую поверхность или когда срабатывает лишь один из контуров раздельного диагонального привода тормозов.

Водитель ведет автомобиль. Впереди — препятствие. Он тормозит, но тормоза «берут» чуть-чуть по-разному. В большинстве случаев эта разница практически малозаметна. Но вот при очень резком торможении (рис. 1) автомобиль бросает в сторону, может быть всего на полметра, или заносит и… авария. Она нередко возникает также из-за того, что при торможении колеса одной стороны машины оказались на льду, грязи или воде.

Что общего между названными случаями? Общее то, что колеса правой и левой сторон попали в разные условия по силам сопротивления движению. И, естественно, эти разные условия «провоцировали» занос или самопроизвольный разворот автомобиля, который водитель не всегда успевал вовремя скорректировать.

«Самозащита» против заноса

Все современные модели обязательно имеют два независимых контура в гидроприводе тормозов (см. статью). Для гарантии сохранения эффективности торможения, а значит, и безопасности, необходимо, чтобы при любых неисправностях работал тормоз хотя бы одного переднего колеса. По этой причине получила широкое распространение наиболее дешевая и простая из двухконтурных — диагональная схема раздельного гидравлического привода тормозов. Но переход на нее заставил конструкторов заложить «меры самозащиты» в геометрические соотношения параметров передней подвески и рулевого привода. Эта мера — отрицательное плечо обкатки.

Рис 2. Плечо обкатки: а – положительное, б – отрицательное. А, Б – центры шаровых шарниров передней подвески; В – точка пересечения условной оси «шкворня» с поверхностью дороги; Г – точка середины пятна контакта шины с дорогой.

Несколько слов о самом термине. Плечом обкатки (рис. 2) называют расстояние между точкой Г контакта шины с дорогой и точкой В. Она обозначает пересечение с дорогой продолжения воображаемой оси, проходящей через центры верхнего и нижнего шаровых шарниров двухрычажной передней подвески. Если отрезок ГВ расположен внутри колеи автомобиля (рис. 2а), его считают положительным. Если же благодаря определенному сочетанию размеров деталей в передней подвеске отрезок ГВ оказывается вне колеи, то плечо обкатки r считают отрицательным (рис. 2б).

Теперь посмотрим, что произойдет при торможении машины с диагональной раздельной схемой гидропривода тормозов. Предположим, что один из контуров (скажем, обслуживающий тормоза переднего правого и заднего левого колес) вышел из строя. При нажатии на педаль тормозятся переднее левое и заднее правое колеса (рис. 3). В точках контакта их с дорогой возникают тормозные силы, соответственно Fтп и Fтз.

Рис 3. Схема действия сил на автомобиль во время торможения при срабатывании лишь одного контура в раздельном диагональном приводе тормозов: Fтп — тормозная сила, приложенная к переднему колесу; Fтз — тормозная сила, приложенная к заднему колесу; Fи — сила инерции при торможении; К — величина колеи машины; Ми — момент от силы инерции, разворачивающий автомобиль.

Момент от силы инерции Fн, приложенной в центре тяжести ЦТ автомобиля на плече, равном половине колеи, станет разворачивать машину вокруг переднего левого колеса. Его лишь в небольшой степени будет нейтрализовать момент от силы Fтз, разворачивающий автомобиль в противоположном направлении вокруг заторможенного заднего правого колеса. Отдельно рассмотрим силу Fтп. Она значительно больше, чем Fтз (из-за перераспределения сцепного веса при торможении), поэтому для упрощения схемы действия сил условно будем считать, что тормозит только одно переднее колесо, и сила инерции разворачивает машину вокруг него. Но такая же примерно ситуация возникает при любой схеме, и даже если привод полностью исправен, но колеса одной стороны машины попадают при торможении на покрытие с малым коэффициентом сцепления (обледенелое, заснеженное, мокрое) или в случае разрыва на ходу шины одного из передних колес. Сохранить при этом заданное направление очень трудно, а иногда и невозможно. Кроме того, здесь управляемые колеса стремятся повернуться в ту сторону, где тормозная сила может быть реализована за счет более высокого коэффициента сцепления, резко увеличивая разворот автомобиля.

Обратимся к рис. 4. Управляемое колесо при торможении поворачивается относительно «шкворня», воображаемой оси АВ, под действием тормозной силы Fтп.

Усилие на руле снижено почти до нуля

При традиционном, положительном плече обкатки (отрезок ГВ на рис. 4а) возникает момент Мт, действующий в том же направлении, что и момент Ми, образованный силой инерции Fн на плече, равном половине колеи.

Рис 4. Действие сил и моментов на переднее левое колесо и автомобиль при торможении: а – при положительном плече обкатки; б – при отрицательном плече обкатки; Мт – дополнительный момент, возникающий при торможении. Остальные обозначения те же что и на рис. 3.

Если же сконструировать подвеску передних колес так, чтобы плечо обкатки получилось отрицательным (отрезок ВГ на рис. 4б), то произведение этого плеча на силу Fтп, приложенную в точке контакта Г колеса с дорогой, даст момент Мт, действующий в направлении, противоположном моменту Ми, и будет его нейтрализовать.

Во время сравнительных испытаний автомобилей с отрицательным и положительным плечами обкатки торможение производилось с начальной скорости 80 км/ч при отсутствии блокировки колес и отпущенном рулевом колесе. Один из контуров диагональной схемы привода при этом искусственно отключали. У модели с положительным плечом обкатки угол разворота относительно исходного направления движения составлял 140-160° при значительном боковом смещении. А модель с заложенным в конструкцию отрицательным плечом обкатки имела угол разворота в пределах 15-17°, то есть практически не отклонялась от первоначальной траектории. Это наглядное свидетельство несомненного преимущества отрицательного плеча обкатки при несимметричном торможении автомобиля.

Особенно интересны в этой связи и полученные на испытаниях данные о величине усилия или крутящего момента, которые необходимо приложить водителю к рулевому колесу, чтобы удержать машину на желаемой траектории при торможении. Момент на руле, необходимый для этого при положительном плече обкатки, достигает примерно 130 кгс*см, то есть при радиусе рулевого колеса 20-25 см водитель должен прикладывать усилие более 5-6 кгс. На автомобиле с отрицательным плечом обкатки момент на рулевом колесе в тех же условиях ничтожно мал и колеблется около нулевого значения. При этом корректировка траектории движения рулем не вызывает у водителя никаких трудностей.

Занос при торможении – в 10 раз меньше

Рис 5. Схематическое устройство передней подвески типа «Мак-Ферсон» автомобиля «Ауди-80» с отрицательным плечом обкатки, равным 18 мм.

Таков положительный эффект отрицательного плеча обкатки, который повышает безопасность за счет сохранения прямолинейной траектории при торможении или при попадании колес одной стороны на скользкий участок дороги.

А насколько большим может быть отрицательное плечо обкатки? Слишком большая его величина может привести к ухудшению стабилизирующих свойств рулевого управления, что придется компенсировать соответственно увеличением продольного наклона шкворня. Но такая «компенсация», в свою очередь, увеличит усилие на руле, что нежелательно. Поэтому у большинства машин величина отрицательного плеча обкатки колеблется в пределах от 2 до 10 мм, достигая в крайних случаях 18 мм (как сделано на «Ауди-80»). Другая крайность — модели с плечом обкатки, равным нулю («Мерседес-Бенц»).

Впервые отрицательное плечо обкатки было применено на переднеприводных американских автомобилях «Олдсмобиль-торонадо» и «Кадиллак-эльдорадо» в середине 60-х годов, а комбинация отрицательного плеча с диагональной схемой тормозных контуров впервые осуществлена на «Ауди-80» в 1972 году (рис. 5).

Преимущества подвески, обеспечивающей отрицательное плечо обкатки, оказались настолько очевидными и значительными, что почти все европейские и некоторые американские фирмы начали использовать такую конструкцию на своих новых моделях.

Б. ФИТТЕРМАН, доктор технических наук

А. ДИВАКОВ, кандидат технических наук

(«За рулем» №11, 1979)

См. также:

  • Безопасность тормозной системы
  • Динамика, обзорность, удобства и безопасность автомобиля
  • Пассивная безопасность автомобиля

Смотрите также

 

"Питер - АТ"
ИНН 780703320484
ОГРНИП 313784720500453

Новости