Читайте также

Четыре на четыре: зачем современным машинам задние подруливающие колеса

5799 8 0
Когда японские машины считались самыми-самыми продвинутыми, легенды доносили о том, что в Стране восходящего солнца есть машины, у которых поворачиваются все четыре колеса. Потом в суете обновок те времена как-то забылись. Бурное начало девяностых годов прошло, и в серийном производстве остались только самые нужные из технических решений той поры. Но сейчас интерес к полноуправляемым шасси снова растет, правда, уже на ином техническом уровне, без дополнительных рулевых валов и с заметно упростившейся задней подвеской.
 

И ладно бы только на Porsche 911 GT3 или Lamborghini Aventador — но ведь на обычном Renault Espace тоже внедряют поворачивающиеся задние колеса. В чем смысл такого технического решения, и ради чего шли на такие сложности производители? И почему о технологии забыли до недавнего времени?

Зачем нужна управляемость

Настройка управляемости всегда считалась очень сложной работой, а машины с идеальным балансом попадали в число лучших. Шасси современных машин, на первый взгляд, мало изменилось в сравнении с восьмидесятыми годами, но отличие есть. И оно отлично себя проявляет, если взглянуть на достигаемые машинами скорости на маневре «переставка» или на гоночной трассе.

Formula 1. Sepang. April 2010

Современный семейный хэтчбек способен опередить большую часть суперкаров тридцатилетней давности на автодроме, и не в последнюю очередь за счет тонкой настройки управляемости и отличной «цепкости» шасси. Конечно, и резина, и эластичность моторов тоже играют свою роль, но сейчас в первую очередь поговорим о геометрии.

Нет, речь вовсе не о школьном предмете — я про геометрию шасси. Это набор параметров, описывающих изменения в положении элементов шасси при изменении нагрузки. Суть фокуса в том, что при прохождении поворотов машина наклоняется, да и дорога имеет свой профиль. При правильном расчете параметров геометрии шасси покрышки всегда имеют оптимальный для данных условий контакт с дорогой.

Речь здесь не о максимальной прижимной силе, а о соотношении коэффициента сцепления колес передней и задней оси, правого и левого колес, и о способности колеса в каждый момент воспринимать нагрузку по трем направлениям.

Задача повысить площадь контакта колес с дорогой не так проста, как кажется.

Конечно же, можно «зажать» подвески и сделать перемещения меньше. Это полезно со многих точек зрения, и часто так и поступают, но ведь перемещения можно использовать для благого дела. Например, чтобы колеса в повороте поворачивались сами. Если сложно рассчитать перемещения, то можно немножко подыграть им, поставив рулевое управление и на заднюю ось, создав полноуправляемую машину.

А можно задать перемещение с помощью усложненной подвески — например, многорычажной, которая позволяет настраивать геометрию движения колеса в очень широких пределах и сохранять эти параметры при износе элементов длительное время.

Статьи / Практика
Я твой подвеска рычаг шатал: как проводят диагностику ходовой части

Зачем нужна диагностика? Начнём с простого вопроса: почему иногда нужно проверять подвеску? Первый случай – хрестоматийный. То есть что-то внизу стучит, лязгает, щёлкает, а иногда – грохочет и отдаёт в руль и пятую...

38775 4 29

Если вы не гонщик, это не означает, что управляемость для вас не важна. Просто в вашем случае этот термин означает совсем иной набор предпочтительных параметров, нежели идеальная точность и быстрота реакций. Собственно, активная безопасность машины во многом зависит от ее управляемости, и потому над этими параметрами конструкторы автомобилей работают много и продуктивно. А какое отношение это имеет к геометрии шасси?

Как машина поворачивает

Казалось бы, чего проще: повернул передние колеса — и машина повернула. Но на практике все заметно сложнее. Для начала даже на стоящей машине повернутся не только передние колеса. Поскольку у передней подвески есть угол кастора, то передние колеса при повороте поднимутся, каждое на свою высоту. На сколько — зависит от ширины и твердости резины, геометрии подвески и так далее.

Машина в результате получит некоторый крен, в зависимости от высоты центра крена передней и задней подвесок и положения центра масс в этот момент. Задние колеса или даже неразрезной задний мост тоже повернутся — просто в силу того, что при любом изменении положения кузова колеса не просто ходят вверх-вниз, а тоже чуточку, но поворачивают.

Ignashin-01

В динамике к этой куче параметров добавятся кренящий момент от центра масс машины и уводы резины. Среди всех параметров, которые необходимо рассчитать, для нас наибольшее значение будет иметь мгновенный центр поворота и радиусы поворота передней и задней осей и центра масс. Мгновенный центр поворота совсем не совпадает с геометрическим, который вычислен по правилу Аккермана – точкой, в которой находятся центры окружностей качения всех колес. Более того, в динамике такой точки просто не существует из-за скольжений. Но на рисунках для примера рассмотрена более простая ситуация, чтобы не наводить путаницы.

Ignashin-02

На первый взгляд, если доворачивать задние колеса в противоположную от передних сторону, то уменьшается радиус поворота машины. Это важно с точки зрения удобства эксплуатации и маневренности. Чем меньше радиус, тем удобнее. Но машины ездят не только на скоростях погрузчиков в торговом центре, так что приходится учитывать и другие факторы.

А что если поворачивать колеса в ту же сторону, что и передние? На первый взгляд, бессмыслица: машина «поедет боком» по большому радиусу, если задние колеса повернуты на меньший угол, чем передние. Сам по себе больший радиус поворота означает, что станет меньше перераспределение нагрузок между правыми и левыми колесами, а значит лучше сцепление колес с дорогой и комфорт.

Ignashin-03

Но, кажется, того же можно добиться, просто повернув руль на меньший угол? Можно это сделать даже автоматически — благо, рулевые механизмы с переменным шагом сейчас не редкость. Но при повороте задних колес в сторону поворота еще и уменьшается угол увода задней оси, а значит, и склонность к избыточной поворачиваемости. Если совсем просто – машина становится более устойчивой к возникновению заноса. На высоких скоростях это крайне важно.

Схожий эффект можно было бы получить простым увеличением колесной базы. Но размеры машин ограничены — зато с помощью изменения угла поворота задних колес можно получить желаемое, не увеличивая габаритов. А для короткобазной машины это просто спасение: можно сохранить сочетание устойчивости на дороге, характерное для больших машин, не отказываясь от хорошей поворачиваемости.

Не только управлением

Для устойчивости на дороге заднее колесо в повороте должно поворачиваться в сторону поворота передних, а для лучшей маневренности – в противоположную. Если с маневренностью особых сложностей нет, то можно использовать для доворота колес особенности движения машины в повороте. Например, наличие крена. При сжатии подвеска будет доворачивать колесо, и мы получим желаемое.

Статьи / История
Мягкость и жесткость подвески – что важнее для комфорта?

Специалисты-подвесочники могут рассказать множество интересных примеров из практики, а мне придется ограничиться лишь кратким рассказом о том, почему жестче не всегда цепче, а мягче не всегда...

72142 0 37

Но тут есть две проблемы. Во-первых, подвеска таким же образом реагирует на изменение нагрузки, а хотелось бы, чтобы управляемость меньше зависела от нагрузки и больше от собственно крена и боковых усилий. Во-вторых, на заднеприводных машинах очень соблазнительно привязать поворот колес к вектору тяги.

Если усложнять подвеску, вводя рычаги, которые воздействуют на углы установки колес при определенной нагрузке, то мы получим многорычажную подвеску. Да, ту самую, которая появилась на Mercedes W201 и сейчас применяется на большинстве машин С-класса и выше. Причем не только на задней оси, но и на передней.

Именно многорычажная подвеска позволила получить тот же эффект, что и принудительный поворот задней оси, и отказаться от применения сложных систем принудительного поворота на четверть века. Система рычагов в такой подвеске задает сложную траекторию движения колеса в зависимости от продольной, поперечной и вертикальной нагрузок.

Можно довольно точно настроить геометрию шасси с учетом того, как машина будет вести себя при появлении значительных боковых сил, при разном соотношении вертикальной и поперечной нагрузок. Для заднеприводных машин это оказалось серьезным подспорьем в борьбе за лучшую управляемость с самого начала, а переднеприводные примерили подобные технологии чуть позже, с ростом массы, нагрузок и требований уже к их управляемости.

Первые полноуправляемые легковушки

Машины с двумя управляемыми осями создавали вовсе не для отличной управляемости. Такие машины вообще не ездили по шоссе на большой скорости, потому что это были вездеходы. Например, знаменитый Unimog – универсальное шасси повышенной проходимости имеет все четыре управляемых колеса. Разумеется, для того, чтобы лучше ехать по бездорожью и маневрировать в ограниченном пространстве.

На фото: Mercedes-Benz Unimog U 1000

На фото: Mercedes-Benz Unimog U 1000

Японские машины начала 80-х годов по сложности конструкции недалеко от них ушли. На Honda Prelude 1987 года была задняя рулевая рейка и вал, связывающий ее с рулевым колесом, и система работала в зависимости от угла поворота колес. На малых углах поворота задние колеса поворачивались в ту же сторону, что и передние, а при больших — в противоположную. Даже в таком виде эффект оказался достаточным, чтобы подобную технологию внедрили и другие японские производители.

На фото: Honda Prelude 1987

На фото: Honda Prelude 1987

Только на следующих поколениях привод задней рулевой рейки стал уже электрическим, а угол поворота зависел и от скорости, на которой совершался маневр. Впрочем, от валов и рейки избавиться не догадались. Конструкции оставались сложными, массивными, объемными и дорогими. Как итог — машины с ними не снискали особой популярности и продавались только на внутреннем японском рынке. Во всем остальном мире безоговорочное лидерство захватили многорычажные подвески.

Почему снова появляются полноуправляемые шасси

Самый очевидный ответ на этот вопрос — снижение цены на приводные механизмы и электронику управления и развитие систем устойчивости и безопасности. На новом технологическом уровне отказались от задних рулевых трапеций и реек. Многорычажные подвески обеспечивают уже достаточный угол доворота колес для реализации нужного эффекта. Осталось оснастить их вместо рычага, отвечающего за доворот колеса, активным электрическим или гидравлическим приводом.

Электроника куда точнее определяет, что происходит в данный момент с машиной, позволяет использовать большие углы доворота, и к тому же дешевле в настройке, чем сложная подвеска. И как дополнительный фактор – то самое улучшение поворачиваемости на малых скоростях. Можно довернуть колеса в противоположную сторону и улучшить маневренность машины на узких улочках.

Не удивлюсь, если подобные системы в ближайшее время будут массово внедряться на машинах от С-класса и выше, причем в сочетании с упрощенной геометрией задней подвески — например, не с многорычажками, а со скручиваемой балкой. Экономический смысл в этом определенно есть, ведь можно получить управляемость, как у более дорогих машин, при меньших затратах. Да и еще один сложный и дорогой изнашиваемый узел «лишним» не будет. Ведь производители авто, кажется, взяли обязательство сделать машину одноразовой.

Поделиться: 0 0 0 0 Подпишитесь на нас в Яндекс Дзен

Добавить комментарий

Такой e-mail уже зарегистрирован. Воспользуйтесь формой входа или введите другой.

Вы ввели некорректные логин или пароль

Извините, для комментирования необходимо войти.
Александр

офтоп (пожелание читателя): прошу Игоря и Бориса оставлять комментарии (здесь и в дальнейшем) - вас интересно читать.
мое мнение: Борис один из самых интересных и добросовестных авторов, знает предметную область, редко публикует непроверенные данные или чужие репосты (кроме него из интересных мне могу вспомнить, пожалуй, только М.Колодочкина из ЗР); комментарий Игоря позволяет мне лучше понять суть статьи Бориса и/или указать на ошибку/неточность (if any); вы оба мне нужны, пишите еще!
с праздником!

Igor Zhuravlev

Борис, что Вы пишете? "Поскольку у передней подвески есть угол кастора, то передние колёса при повороте поднимутся, каждое на свою высоту." Куда поднимутся? Колёса несут весовую нагрузку и опираются на поверхность дороги. При повороте управляемых колёс (например, влево) вследствие продольного (Caster) и поперечного (King Pin) наклона оси поворота приподнимется кузов над передним левым колесом, увеличив нагрузку на него, и опустится правая передняя сторона кузова. Это называется весовой стабилизацией управляемых колёс, так как левое колесо будет стремиться занять положение прямолинейного движения. Если взялись нести знания в массы, будьте ответственны и технически точны в своих повествованиях.

Борис Игнашин

Ваша формулировка тоже не точна, кузов приподнимается только вследствие работы подвесок, а изменение положения колеса вызывает изменение высоты точки вращения подвески. Я подумаю, как описать процесс точнее.

Igor Zhuravlev

Извините, Борис, но как всё запущено... Кузов приподнимается вследствие изменения положения цапфы колеса, и т.к. колесо не может уйти ниже плоскости опорной поверхности. то, следовательно, приподнимается кузов. Это классика теории стабилизации управляемых колёс.

Борис Игнашин

Цапфа колеса поднимается отдельно от колеса? Взгляните, как устроена машина. Любое изменение высоты кузова связано с изменением положения самого колеса,

Igor Zhuravlev

Борис, извините, но как с такой тупостью Вы работаете вроде в солидном журнале? Вам надо растолковывать по буквам, что с чем связано в том или ином узле? Вы меня очень разочаровали, изменилось и мнение о вашем издании. Всего хорошего Вам на вашем поприще, но общаться с вашим изданием в дальнейшем совсем не хочется (не рекомендую и другим читателям).

Uriy Lukianov

Это издание почти самое адекватное на фоне конкурентов.

Борис Игнашин

На досуге все же взгляните, что с колесом происходит

Новые статьи Смотреть все
Статьи / История
Загадки индексов: почему 403-й Москвич шёл за 407-м и куда пропали 404, 405, 406 и 409?

Советские автомобили 50-60-х годов обычно носили какой-то цифровой индекс, и он не менялся ни при каких модернизациях. Первая «Волга» всегда звалась ГАЗ-21, ну может, в первые годы М-21. Популярный «Газик» всегда звался…

5331 0 0
Статьи / Практика
Тепло ли тебе, девица: что делать, если из печки дует холодом

Немолодой автомобиль, как хороший детектив, может радовать многими неожиданными поворотами событий и неожиданными сюрпризами. Некоторые из них носят исключительно сезонный характер. Например, зимой старая машина может…

3248 2 0
Статьи / Автотоп
Готовые к любой зиме: 5 новых внедорожников с самым большим дорожным просветом

В вашем городе выпала трехмесячная норма осадков, а снегоуборочной техники не завезли? За последние три дня вы застряли 6 раз и обтерли днищем все снежные колеи во дворе? Давайте разберемся, сколько денег нужно, чтобы…

21987 8 1
Выбор подержанных авто Смотреть все
Тест-драйвы / Подержанные авто
Chevrolet Orlando J309 с пробегом: один хороший мотор и две плохие коробки

Желание купить недорогой семиместный автомобиль часто быстро затухает только из-за отсутствия нормального выбора: на рынке имеется либо что-то слишком дорогое, либо слишком старое. Но ведь есть Orlando! Мы уже…

2624 3 0
Тест-драйвы / Подержанные авто
Chevrolet Orlando I с пробегом: зеркалами не хлопать, кондиционер не выключать

В свое время мода на минивэны обошла Россию стороной, а сейчас этот класс машин заметно утратил популярность и во всём мире. «Спасибо» стоит сказать кроссоверам, которые по мультизадачности применения обычно даже…

3372 5 0
Выбор авто / Подержанные авто
Mazda CX-9 с пробегом: помпа сломает мотор, а гидроблок — коробку

Стоит признать, что если СХ-9 любят, то любят за дело: редко встретишь большой автомобиль с просторным салоном и очень неплохой управляемостью. К тому же этот кроссовер практически не ржавеет и не мучает дорогими…

2821 0 2
Популярные тест-драйвы
Тест-драйвы / Одиночные
Вариатировать и околпачить перед смертью: первый тест-драйв Renault Logan Stepway

Ещё в 2015 году в Renault планировали снабдить Logan версией Stepway, однако из-за грядущего рестайлинга от этой идеи отказались: седан с увеличенным просветом и пластиковым обвесом по нижнему периметру кузова…

36951 36 4
Тест-драйвы / Одиночные
Хороший автобус уехал без нас: тест-драйв ПАЗ-672М

Говорят, если много грешить в этой жизни, то в аду можно попасть за руль этого автобуса и возить в нём другие (менее грешные) души от котла к котлу. И каждые сто метров обязательно будет остановка, где придётся открывать…

29792 15 0
Тест-драйвы / Одиночные
Два по 0,75: тест-драйв полноприводной Оки с моторами спереди и сзади

Я ехал по М11 в Тверь из Питера в снегопад и практически ночью. Поводов для всяких мыслей было много, но в голове крутился только один вопрос: зачем? Зачем надо было строить такую Оку? В Твери этот вопрос, можно сказать,…

31714 13 5
Обзоры и тесты гаджетов
Статьи / Практика
Подогреватель масла и не только: гаджеты советских автолюбителей

Массовость однообразных советских машин, число моделей которых можно было пересчитать по пальцам двух рук, порождала у большинства автолюбителей страстное желание заняться «улучшайзингом» своих автомобилей. А дефицит…

31499 5 0
Гаджеты / Приложения
10 полезных приложений: смартфон в помощь автовладельцу

Продвинутые автовладельцы давно уже используют свои смартфоны в хвост и в гриву – применяют в качестве навигатора, антирадара, для диагностики двигателя, чтения PDF-мануалов по ремонту и многого другого. Давайте…

18583 1 6
Гаджеты / Видеорегистраторы
Обзор флагманского видеорегистратора BlackVue DR590W-2CH: премиум-класс из Южной Кореи

Компания BlackVue – фактически основатель сегмента регистраторов премиум-класса. Именно этот бренд первым придумал миниатюрную цилиндрическую модель и оснастил ее Wi-Fi, что для своего время это было настоящее…

14927 43 0
Военная техника
Статьи / Интересно
А царь-то ненастоящий: как и из чего делают автомобили для кино и парадов

Представьте любой фильм о Великой Отечественной войне, особенно современный. В голове обязательно возникнет образ взрыва и кусков искорёженного металла – иначе сейчас снять не могут. Само собой, взрываются там не…

42646 15 23
Статьи / Военная техника
«Ответ Чемберлену» или как грузовики ЯГАЗ чуть не довели СССР до мирового лидерства

Довоенное семейство почти одинаковых грузовиков Ярославского автозавода не отличалось ни техническими, ни тем более эстетическими особенностями. Да и в Красной армии эти неповоротливые машины не жаловали, доверяя им лишь…

35548 0 4
Статьи / Военная техника
Война списала всё: почему советские полугусеничные машины времен ВОВ считались неудачными

С началом Великой Отечественной войны практически все работы по полугусеничным автомобилям, над которыми долгие годы трудились сотни инженеров и испытателей, окончательно зашли в тупик и были свернуты, лишив Красную…

26515 2 8
История автомобилестроения
Статьи / История
Брат ты мне или не брат: из-за чего началось противостояние АЗЛК и ИЖ

Спор о том, что круче - АЗЛК или ИЖ - среди любителей Москвичей будет актуальным всегда. Отстаивая свои позиции, они могут привести в пользу своей позиции кучу аргументов, а если они закончатся, в ход пойдут…

58120 17 0
Статьи / История
Автовозы, обычные и не очень: как и на чем перевозили автомобили в СССР

В наше время тягач-автовоз с новенькими легковушками стал привычным элементом дорожного потока, ведь дилерские центры в регионах РФ получают немалую часть автомобилей именно таким способом. В Советском Союзе увидеть…

48267 0 1
Статьи / История
Не для простых смертных: мифы и факты о ГАЗ-3102

«Партийно-номенклатурный» ГАЗ-3102 всегда стоял особняком в модельном ряду Волг, хотя и был создан на платформе "двадцать четвёртого" семейства. Ведь этот автомобиль заметно отличался от обычных ГАЗ-24 как внешностью,…

45834 5 8
Внимание

Изображение
Выбрать файл
Добавить цитату
Внимание

Вы уверены, что хотите удалить этот комментарий?

Внимание

Вы уверены, что хотите удалить все комментарии пользователя?

Внимание

Вы уверены, что хотите отклонить комментарий пользователя?

Внимание

Вы уверены, что хотите переместить комментарий пользователя в спам?

Внимание

Вы уверены, что хотите переместить комментарий пользователя в корзину?