Вот реальные параметры углов установки колёс в зависимости от хода подвески для автомобиля Мерседес -Бенц С-111:
Стоит заметить, что вся гармония в выборе начальной геометрии может быть нарушена простым изменением базовой высоты подвески.
Здесь можно воспользоваться утилитой, которая вычисляет изменение развала и колеи при разных комбинациях длины рычагов и углов их установки во время хода подвески.
Влияние на сцепление с трассой и динамику автомобиля углов наклона осей рычагов подвески
Длина и поперечный наклон рычагов - это ещё не всё, что может влиять на углы подвески в динамике. Варьируя продольный наклон осей качания рычагов можно добиться совершенно различных результатов. Например, если задний шарнир рычага, которым он крепится к кузову ниже, чем передний, то во время хода подвески точка крепления рычага к колесу будет одновременно с подъёмом верх несколько отклоняться назад. Если таким образом расположить нижний рычаг, то автомобиль будет более «мягко» проезжать неровности, если «завалить» назад верхний рычаг, то при сжатии подвески будет увеличиваться продольный угол наклона оси поворота управляемого колеса, что увеличит стабильность и «чувство машины», но также может увеличить и недостаточную поворачиваемость.
Яркой иллюстрацией полезного эффекта от правильной ориентации осей рычагов является антиклевковый эффект, на котором остановимся подробнее.
При продольном крене автомобиля его корпус вращается в продольной плоскости относительно некоторой точки, мгновенные координаты которой определяется ориентацией осей качания рычагов подвески.
Если учесть, что в точках крепления рычага к корпусу имеется одна степень свободы - в направлении качания рычага, то можно считать, что точки крепления рычага к корпусу расположены на линии, проходящей через центр вращения корпуса в продольной плоскости (иными словами, точки крепления рычага при качании двигаются по окружности относительно центра продольного крена). Если продолжить линии осей качания в пространстве, то они пересекутся в какой-то точке (если, конечно, оси не параллельны друг другу - в таком случае расстояние до центра вращения равно бесконечности), которая и будет мгновенным центром качания корпуса автомобиля относительно земли.
Если этот центр качания соединить линией с серединой пятна контакта шины с трассой, то получим ось, вдоль которой действует суммарная сила из пятна контакта во время разгона или торможения. Точка пересечения этой оси с вертикальной проекцией центра тяжести на поверхность трассы определяет реакцию автомобиля на разгон или торможение. Если при разгоне точка пересечения находится выше центра тяжести, то вместо приседания задней части мы получим её подъём. Если ось действия сил будет направлена точно в центр тяжести, то реакция автомобиля будет нейтральной. При расположении точки выше поверхности трассы, но ниже центра тяжести будет иметь место антиклевковый эффект, величину которого принято определять как отношение в процентах высоты центра тяжести к высоте точки пересечения оси силы от колеса с проекцией ЦТ.
Стоит заметить, что точно направлять оси рычагов в ЦТ не всегда желательно, так как при этом часто могут возникать колебательные явления на торможении или разгоне (колёса начинают «скакать» по поверхности трассы). Вызвано это тем, что положение мгновенного центра качания автомобиля динамически изменяется при работе подвески (то чуть выше ЦТ, то немного ниже), и могут возникать автоколебания.
5. Общая геометрия подвески
«Потренировавшись» на центре продольного крена можно переходить и к более сложным вещам.
Центр и ось поперечного крена, их влияние на динамику автомобиля
Динамика геометрии отдельного колеса через динамику пятна контакта определяет динамику величины силы сцепления. Но не менее важный момент - как эта сила передаётся на корпус автомобиля. Логика в этом случае подобна той, которую мы использовали, рассматривая антиклевковую геометрию.
Здесь, пожалуй, дам слово уважаемому Раймпелю:
«На всех независимых подвесках существует прямая связь между изменением колеи и высотой центра крена, поэтому оба эти параметра следует рассматривать совместно. Центр крена Mv,h, (под этим названием подразумевается центр поперечного крена) — это точка, расположенная в вертикальной плоскости, которая проходит через центры колес (рис. 4.4.1) и при крене автомобиля в каждый конкретный момент времени остается неподвижной. В теории механизмов и машин такая точка называется мгновенным центром поворота. Таким образом, центр крена есть точка, лежащая на вертикали, проходящей через середину линии, соединяющей центры колес *, относительно которой начинает крениться кузов при приложении к нему боковой силы и в которой, кроме того, происходит восприятие боковых сил, действующих между колесами и кузовом **, Если к имеющейся кривой изменения колеи одного колеса в точке контакта этого колеса провести перпендикуляр, то пересечение данного перпендикуляра со средней продольной плоскостью автомобиля даст положение центра крена данной подвески (точка М рис. 4.4.2).”
Центр поперечного крена определяется примерно так же, как и центр продольного: Линии-продолжения рычагов пересекаются в определённой точке (если не параллельны), линия из этой точки в пятно контакта задаёт вектор действия силы сцепления, пересечение этой линии с проекцией ЦТ на поверхность трассы определяет текущий центр крена. Разница в том, что центр поперечного крена меняется более динамически, чем центр продольного, изменения высоты которого обусловлены величиной «клевков» кузова. Центр поперечного крена меняется пропорционально углу качания рычагов подвески.
Зависимость взаимного положения центра поперечного крена (ЦК) и ЦТ примерно такая: если центр мгновенного крена совпадает с центром тяжести, то в повороте крен отсутствует. Если центр крена ниже ЦТ, автомобиль кренится как обычно - внешняя его часть опускается. Если же центр крена выше ЦТ, то в повороте внешняя часть автомобиля может подниматься. Это, казалось бы, хорошо, но на самом деле всё сложнее. Во-первых, центр тяжести в этом случае поднимается, а значит - увеличивается перераспределение веса. Общее сцепление, несмотря на комфортные ощущения пилота, снижается. Во вторых потеря сцепления шины происходит более резко и неожиданно для пилота.
...).
