Поперечный наклон оси поворота (KPI)

Ось вращения колеса «X-Y» и плоскость крепления колеса «А-В», перпендикулярная оси вращения. Линия «C-D» соединяет центры шаровых опор ступицы. «Е» обозначен угол поперечного наклона оси поворота колеса (KPI).

Вылет колёсного диска (ЕТ) — расстояние между плоскостью симметрии колеса (D) и плоскостью его крепления (С). 1 — положительный вылет (плоскость крепления (С) находится между внешней стороной колеса и плоскостью его симметрии (D)), 2 — отрицательный вылет (плоскость крепления (С) расположена между плоскостью симметрии колеса (D) и его внутренней стороной.)

Точка «X» пересечения оси поворота колеса с дорогой (нормальный случай).

Точка «X» пересечения оси поворота колеса расположена по краю пятна контакта (допустимый случай).

Точка «X» пересечения оси поворота колеса расположена далеко от пятна контакта. Автомобиль в некоторых ситуациях становиться нестабильным в управлении. Расстояние «А» не должно превышать 25 мм.

Угол поперечного наклона оси поворота слева (А), больше, чем справа (В).

Сравнение ступиц с разными углами продольного наклона оси поворота.

Современные автомобили не имеют реального шкворня, вокруг которого поворачивается управляемое колесо. Однако принцип шкворня в подвеске все равно остается. Поперечный наклон оси поворота (шкворня) представляется линией, соединяющей центры шаровых шарниров. Угол поперечного наклона определяется между этой линией и осью, перпендикулярной оси вращения колеса.

Линия, проходящая через центры шарниров ступицы, пересекается с поверхностью дороги в некоторой точке, более или менее отстоящей от центра пятна контакта. Это расстояние (плечо обкатки) довольно важный показатель.

Обычно точка пересечения лежит внутри пятна контакта и колесные диски имеют большой положительный вылет. При изменении колеи колес с помощью проставок или применения диска специальной конструкции, ситуация меняется в сторону ухудшения положения.

Примечание: вылетом колесного диска называется расстояние между плоскостью симметрии колеса и плоскостью его крепления. Различают положительный и отрицательный вылет. Вылет считается положительным если плоскость крепления находится между внешней стороной колеса и плоскостью его симметрии. При отрицательном вылете плоскость крепления расположена между плоскостью симметрии колеса и его внутренней стороной. Термин «offset» означает наличие отрицательного вылета, a «in-set» означает наличие положительного вылета, у нас же принято называть и положительный и отрицательный вылет термином «оффсет», что вносит путаницу в терминологию. Далее по тексту мы будем указывать какой именно — положительный или отрицательный вылет имеется ввиду.

Оптимальный угол поперечного наклона оси поворота лежит в диапазоне 9÷12 градусов, предпочтительнее устанавливать его равным 10 градусам. Обычно изменить угол поперечного наклона бывает невозможно, хотя его эффективная величина может быть изменена (в определенных пределах) установкой соответствующего отрицательного развала.

В массовом производстве автомобилей колеса устанавливают с погружением внутрь кузова (положительный вылет). При этом руководствуются главным принципом создания плеча обкатки: точка пересечения оси поворота колеса должна быть внутри пятна контакта колеса с дорогой и внутри колесной колеи. При создании спортивных автомобилей иногда устанавливают колеса с большим отрицательным вылетом только на том основании, что «это лучше выглядит», часто не задумываясь о вреде, нанесенном управляемости.

Иметь широкую колею колес хорошо до определенных пределов и уж, конечно, не в ущерб геометрии подвески.

Установим диски с таким отрицательным вылетом (или проставки соответствующей толщины), чтобы колесо отодвинулось от ступицы на 75 мм, увеличив тем самым колею передних колес на 150 мм. В связи с нововведениями рулевое управление будет проявлять тенденцию к множественным обратным ударам, особенно на неровном покрытии. Эта ситуация не очень хороша и может обернуться потерей контроля над автомобилем. Это случается, когда колесо наезжает на выступ дорожного покрытия и получает тенденцию повернуться в направлении возникшего сопротивления (левое колесо хочет повернуться влево, а правое — вправо). Это приводит к возникновению опрокидывающего момента относительного положения колес и их оси поворота.

Чем ближе точка пересечения поперечной оси поворота располагается относительно центра пятна контакта (уменьшение плеча обкатки), тем меньше действие вредного опрокидывающего момента и наоборот.

Рассмотрим другой случай. Пусть колесо с большим отрицательным вылетом наезжает на неровную поверхность (например, левое). Другое колесо (правое) остается на ровной поверхности. Автомобиль при этом получает тенденцию к повороту влево.

Иногда применяется геометрия подвески, сходная с подвеской картинга (с очень большим отрицательным вылетом). Это приводит к тому, что при повороте колеса от положения прямолинейного движения одна сторона шасси приподнимается, а другая — опускается. Так, если автомобиль поворачивает влево, левое переднее колесо стремится приподнять левую сторону кузова, правое колесо стремиться опустить эту сторону автомобиля. Чем больше отрицательным вылет, тем более выражена указанная тенденция (принудительное изменение геометрии кузова).

На многие автомобили устанавливаются колёса с большим отрицательным вылетом, но следует рассматривать только те случаи, в которых это приносит вред. Если требуется увеличить колею автомобиля, то следует изготовить новые рычаги подвески и рулевого управления, чем устанавливать проставки для увеличения отрицательного вылета или колёсные диски с увеличенным отрицательным вылетом. Это конечно трудоёмкий но и самый эффективный путь получить хорошо управляемый автомобиль.

В соответствии с выше изложенным, точка пересечения оси поворота колеса с поверхностью, по крайней мере должна проходить по внутреннему краю шины, однако управляемость автомобиля лучше, когда эта точка лежит по центру пятна контакта.

Избегайте устанавливать колёса со слишком большим отрицательным вылетом. Заметим, что современные спортивные автомобили имеют колеса с большим положительным вылетом.