Устойчивость и управляемость автомобиля: критерии и факторы

Задние зависимые подвески

В переднеприводных легковых авто конструкция задней ходовой части гораздо проще и надежнее передней. Причина – в отсутствии поворотных элементов и приводных полуосей. Наиболее подходящий вариант для таких машин – полузависимая подвеска с качающейся либо торсионной балкой.

Полузависимая конструкция с качающейся балкой распространена на бюджетных автомобилях, оснащенных передним приводом. Система включает такие детали:

• цельнометаллическая балка, прикрепленная к кузову на шарнирах;
• пружины, вставленные между кузовными стаканами и специальными площадками на балке;
• амортизаторы установлены внутри пружин либо отдельно;
• тяги поперечной устойчивости и реактивные, удерживающие задний мост при воздействии продольных усилий.

Система работает следующим образом: в процессе движения рычажная балка качается на шарнирах, поддерживаемая с другой стороны тягами и амортизаторами. Неровности сглаживаются за счет пружины. Ступицы колес жестко прикреплены к заднему мосту и вращаются на подшипниках.

Вторая разновидность полузависимой подвески имеет разрезную балку с торсионом посередине. Когда одно из колес попадает в яму, данный элемент скручивается и стремится вернуть прежнее положение. Благодаря такому эффекту торсионная подвеска создает более комфортные условия пассажирам авто.

Полностью зависимая подвеска автомобиля оснащена цельной балкой со встроенным редуктором и полуосями, приводящими в движение задние колеса. Конструкция держится за счет системы реактивных тяг и опирается на пружины с амортизаторами. В отличие от предыдущего варианта, ходовая часть предназначена для машин с задним приводом.

В грузовиках и коммерческих автомобилях задние пружины заменены пакетом рессор – упругих стальных пластин. Середина рессорного узла опирается на балку, а концы – на кузовные кронштейны. Конструкция рассчитана на перевозку тяжелых грузов: чем больше листов задействовано в пакете рессор, тем выше грузоподъемность транспортного средства.

Интересный факт. Популярный микроавтобус Mercedes Sprinter оборудован спереди единственной рессорой, установленной поперек кузова. Причем оригинальная деталь сделана из пластика.

Тормозные свойства

Возможность предотвращения ДТП чаще всего связана с интенсивным торможением, поэтому необходимо, чтобы тормозные свойства автомобиля обеспечивали его эффективное замедление в любых дорожных ситуациях.

Для выполнения этого условия сила, развиваемая тормозным механизмом, не должна превышать силы сцепления с дорогой, зависящей от весовой нагрузки на колесо и состояния дорожного покрытия. Иначе колесо заблокируется (перестанет вращаться) и начнет скользить, что может привести (особенно при блокировке нескольких колес) к заносу автомобиля и значительном увеличении тормозного пути. Чтобы предотвратить блокировку, силы, развиваемые тормозными механизмами, должны быть пропорциональны весовой нагрузки на колесо. Реализуется это с помощью применения более эффективных дисковых тормозов.

На современных автомобилях используется антиблокировочная система (АБС), корректирующая силу торможения каждого колеса и предотвращающая их скольжение.

Зимой и летом состояние дорожного покрытия разное, поэтому для наилучшей реализации тормозных свойств необходимо применять шины, соответствующие сезону.

Настройка углов установки колес

Как было сказано в самом начале, собранные элементы в единый узел еще не дадут ожидаемого результата работы. Чтобы добиться тех или иных показателей управляемости автомобиля, необходимо произвести настройку трех параметров – углов установки колес.

Угол кастора

Угол кастора можно определить как угол отклонения оси поворота колеса от вертикали, проходящей через ее центр. Без специально смоделированной анимации достаточно сложно представить себе влияние угла кастора на поведение автомобиля. Конструкторы отмечают, что этот угол должен быть отличным от нуля для возможности самоцентрирования рулевой системы после прекращения усилия (при выходе из поворота). Больший угол способствует более эффективному возврату руля. Но параллельно с этим увеличивается радиус поворота и усилие для совершения маневра. В техническом плане угол кастора позволяет в увеличенном диапазоне проводить настройку угла развала, что влияет на площадь сцепления колеса с дорогой. Однако, многие производители не предоставляют возможности регулировки оси поворота, установив на заводе оптимальный угол.

Современный автопром отличается возможностью регулировать кастор. Для этого на переднеприводных моделях предусмотрены регулировочные шайбы на распорках стоек. Добавление одной шайбы увеличивает угол на 19 минут. Максимально отклонить ось поворота можно на 3 градуса. Но при установке опор стойки SS20 можно добиться большего результата. Эксперименты с данным параметром должны проводиться в специальном сервисе, так как его изменение повлечет перенастройку угла развала.

Угол развала

Плоскость колеса не должна быть строго вертикальной, так как это сыграет злую шутку при проезде неровностей и на поворотах. Угол развала – это угол между плоскостью колеса и вертикальной плоскостью. Он считается положительным, если верхняя часть колеса выступает наружу, а отрицательным – внутрь. На повороте кузов обязательно начнет крениться, значит, колесо для лучшего сцепления должно изменить свою плоскость относительно вертикали. Это возможно только при отрицательном развале. Некоторые марки автомобилей не предусматривают настройку этого параметра, остальные имеют свои определенные показатели. Если нет возможности посетить сервис, то любыми способами и средствами следует добиться настройки отрицательного развала в 15 градусов. Хоть такой угол спровоцирует более интенсивный износ шин, но обеспечит неплохую управляемость при больших скоростях.

Угол схождения

Угол схождения откладывается относительно направления движения. Если плоскости колес пересекаются впереди автомобиля, то угол положительный. Отрицательный угол плохо влияет на управляемость. Завод-изготовитель рекомендует придерживаться нормального положения с допустимыми поправками. Однако для увеличения отзывчивости автомобиля на повороты руля угол схождения делают на 10-15 минут в положительную сторону. Такая установка не лишена отрицательного момента – неравномерный износ шин.

Управляемость автомобиля

Управляемость – способность автомобиля двигаться в направлении, заданном водителем.

Одной из характеристик управляемости является поворачиваемость – свойство автомобиля изменять направление движения при неподвижном рулевом колесе. В зависимости от изменения радиуса поворота под воздействием боковых сил (центробежной силы на повороте, силы ветра и т.д.) поворачиваемость может быть:

• недостаточной – автомобиль увеличивает радиус поворота;
• нейтральной – радиус поворота не изменяется;
• избыточной – радиус поворота уменьшается.

Различают шинную и креновую поворачиваемость.

Шинная поворачиваемость связана со свойством шин двигаться под углом к заданному направлению при боковом уводе (смещение пятна контакта с дорогой относительно плоскости вращения колеса). При установке шин другой модели поворачиваемость может измениться и автомобиль на поворотах при движении с большой скоростью поведет себя иначе. Кроме того, величина бокового увода зависит от давления в шинах, которое должно соответствовать указанному в инструкции по эксплуатации автомобиля.

Креновая поворачиваемость связана с тем, что при наклоне кузова (крене) колеса изменяют свое положение относительно дороги и автомобиля (в зависимости от типа подвески). Например, если подвеска двухрычажная, колеса наклоняются в стороны крена, увеличивая увод.

Запасные выходы

Люки крыши и окна автобусов могут быть использованы в качестве запасных выходов для быстрой эвакуации пассажиров из салона при ДТП или пожаре. С этой целью внутри и снаружи пассажирского помещения автобусов предусмотрены специальные средства для открытия аварийных окон и люков. Так, стекла могут устанавливаться в оконные проёмы кузова на двух замковом резиновом профиле, имеющем замковый шнур. При возникновении опасности необходимо выдернуть замковый шнур с помощью скобы, прикреплённой к нему, и выдавить стекло. Некоторые окна подвешиваются в проеме на петлях и снабжаются ручками для их открывания наружу.

Устройства для приведения в действие аварийных выходов автобусов, находящихся в эксплуатации, должны быть в работоспособном состоянии. Однако в процессе эксплуатации автобусов работники АТП нередко снимают скобу на аварийных окнах, опасаясь умышленной порчи уплотнения окон пассажирами или пешеходами в случаях, когда это не диктуется необходимостью. Подобная «предусмотрительность» делает невозможным экстренную эвакуацию людей из автобусов.

Группы подвесных систем автомобилей

Практически, если принять за основу принцип работы подвески автомобиля, то практически все их можно разделить на две больших группы – зависимые и независимые. Зависимые подвески применялись еще во времена конных экипажей и дожили до наших дней.

Принципиальное отличие зависимой и независимой подвесной систем

Конструкция зависимой подвески

Такой тип конструкции предусматривает жесткую связь колес между собой, в результате все перемещения одного колеса влияют на другое.

Принципиальная схема задней зависимой подвески

Колеса всегда параллельны, на ровной дороге перпендикулярны ее поверхности. Соответственно, при наезде одного колеса на препятствие, другое также реагировало, теряя перпендикулярность к поверхности дороги.

Следует отметить, что такая конструкция применяется еще и сегодня, например, у легковых автомобилей, как правило, в качестве задней подвески. Правда, она постоянно совершенствуется и наиболее совершенная конструкция, к примеру, «Де Дион» на ровном покрытии не только не уступает, но и превосходит независимую подвеску.

Преимущество ее заключается, прежде всего, в том, что колея колес остается неизменной. Кроме того, колеса ведущего моста всегда остаются параллельными между собой (на мосте, который не является ведущим, между колесами может быть небольшой развал) и перпендикулярными к поверхности дороги, независимо от крена кузова и хода подвески.

Схема Де Дион

Конструкция независимой подвески

Конструктивно, независимая подвеска автомобиля выполнена таким образом, что колеса одной пары жестко между собой не связаны. Любой перемещение одного из них никоим образом не влияет на другое, или оказывает совсем незначительное влияние.

https://youtube.com/watch?v=5On_69qemZQ

В то же время, такие установочные параметры как развал колес и колея, а в отдельных случаях и колесная база могут меняться при сжатии / отбое. Иногда такие изменения достаточно значительны. Несмотря на это, именно такая конструкция является сегодня более популярной и распространенной. Во много это определяется ее технологичностью, оптимальными кинематическими параметрами и сравнительно невысокой стоимостью.

ESP терминология и разночтения

Большинство автомобилистов перемешали аббревиатуры систем контроля и управления в одном котле, благодаря разным названиям одной и той же системы. Путаницу внесли сами производители. Ситуация с ESP — не исключение, и напоминает историю о креплении автомобильных дворников к поводкам, из которой сделали чуть ли не новую научную дисциплину.

Система курсовой стабилизации применяется на всех современных автомобилях, но каждый из производителей называет ее по-своему. ESC, VDC, VSC, DSC, DSTC — все это разные аббревиатуры одной и той же системы — Electronic Stability Program.

Видеоролик о системе курсовой стабилизации ESP

https://youtube.com/watch?v=iVwzulgQxLA

Как бы ни называли систему производители, какие бы устройства ни участвовали в ее работе, прежде всего, она призвана помочь водителю сохранить контроль над управлением. Срыв автомобиля в занос может случиться по двум причинам — недостаточное тяговое усилие на ведущих колесах, или его избыток. Качество дорожного покрытия имеет второстепенное значение.

Подушки безопасности

Одной из распространённых и действенных систем безопасности в современных автомобилях (после ремней безопасности) являются воздушные подушки. Они начали широко использоваться уже в конце 70-х годов, но лишь десятилетие спустя они действительно заняли достойное место в системах безопасности автомобилей большинства изготовителей.

Они размещаются не только перед водителем, но и перед передним пассажиром, а также с боков (в дверях, стойках кузова и т.д.). Некоторые модели автомобилей имеют их принудительное отключение из-за того, что люди с больным сердцем и дети могут не выдержать их ложного срабатывания.

Сегодня надувные подушки безопасности – обычное дело не только на дорогих машинах, но и на маленьких (и относительно недорогих) автомобильчиках. Зачем же нужны подушки безопасности? И что они из себя представляют?

Разработаны подушки безопасности, как для водителей, так и для пассажиров на переднем сиденье. Для водителя подушка устанавливается обычно на рулевом управлении, для пассажира – на приборной панели (в зависимости от конструкции).

Передние подушки безопасности срабатывают при получении аварийного сигнала от блока управления. В зависимости от конструкции, степень наполнения подушки газом может варьироваться. Предназначение передних подушек – защита водителя и пассажира от травмирования твёрдыми предметами (кузов двигателя и др.) и осколками стёкол при фронтальных столкновениях.

Боковые подушки предназначены для уменьшения повреждения людей, находящихся в автомобиле при боковом ударе. Они устанавливаются на дверях, либо в спинках сидений. При боковом столкновении внешние датчики посылают сигналы в центральный блок управления подушками безопасности. Это делает возможным срабатывание как некоторых, так и всех боковых подушек.

Исследования влияния надувных подушек безопасности на вероятность гибели водителя при лобовых столкновениях показали, что таковая уменьшается на 20-25%.

В случае, если подушки безопасности сработали, или были каким-либо образом повреждены, они не могут быть отремонтированы. Вся система подушек безопасности подлежит замене.

Воздушная подушка водителя имеет объём от 60 до 80 литров, а переднего пассажира – до 130 литров. Нетрудно представить, что при срабатывании системы, объём салона уменьшается на 200-250 литров в течение 0,04 сек(см. рисунок), что даёт немалую нагрузку на барабанные перепонки. Кроме того, вылетающая со скоростью более 300 км/ч подушка, таит в себе немалую опасность для людей, если они не пристёгнуты ремнём безопасности и ничто не задерживает инерционное движение тела навстречу подушке.

Существует статистика, говорящая о влиянии надувных подушек безопасности на травматизм при аварии. Что же нужно делать, чтобы уменьшить вероятность травмы?

Если в машине имеется подушка безопасности, не стоит размещать повернутые назад детские сиденья на сиденье автомобиля, где эта подушка безопасности находится. При надувании подушка безопасности может сдвинуть сиденье и нанести травму ребенку.

Подушки безопасности на пассажирском месте повышают вероятность гибели детей до 13 лет, сидящих на этом месте. Ребёнок ниже 150 см роста может получить удар в голову воздушной подушкой, открывающейся со скоростью 322 км/ч.

Шасси

Что влияет на управляемость автомобиля помимо вышеперечисленных деталей? Конечно же, это шасси

Для идеального поведения автомобиля на дороге важно, чтобы все четыре колеса во время поворота поддерживали одинаковое сцепление с дорогой. Это называется нейтральным балансом

Большинство же автомобилей, которые выпускаются на производстве, имеют недостаточный контакт с дорогой во время поворота. Основное сцепление обычно приходится на передние колеса, а задние в это время просто «проскальзывают». Что можно сделать для того, чтобы исправить ситуацию? Если вы владеете переднеприводным автомобилем, то нужно поставить на заднюю ось более жесткий стабилизатор поперечной устойчивости. Это позволит нормализовать баланс между передней и задней осью и улучшить сцепление с дорогой.

Конструкция с двумя рычагами

Двухрычажная независимая подвеска автомобиля также применяется на передней оси и отличается от предыдущей конструкции по таким признакам:

1. Амортизатор и пружина не составляют единый узел, хотя первый встроен внутрь второй. Крепятся детали отдельно – стойка к шарниру кузова, а пружина просто упирается в стакан.
2. Добавлен верхний рычаг с шаровой опорой, прикрученной к поворотному кулаку. По длине элемент короче нижнего рычага, поскольку крепится к лонжерону изнутри колесной арки.
3. Поворот колеса производится той же рулевой тягой, но за счет двух шаровых опор, установленных на концах рычагов.
4. Стойка с пружиной проходит сквозь технологический проем верхнего рычага и прикрепляется к нижнему. Соответственно, упругие элементы не вращаются вместе с поворачивающимся колесом, верхний опорный подшипник отсутствует.

В остальном подвеска идентична «Макферсону» – снизу стоит подрамник, соединенный с рычагами на шарнирах и посредством стабилизатора поперечной устойчивости. В некоторых случаях последний прикручивается не к передней балке, а прямо к деталям кузова.

Благодаря особенностям конструкции все динамические и статические нагрузки равномерно распределяются на все элементы подвески – пружины, амортизаторы, рычаги и стабилизатор. В результате срок службы стойки и прочих деталей существенно увеличивается. Подвеска гораздо «мягче» и надежнее, нежели McPherson, поэтому успешно используется на автомобилях премиум-класса и внедорожниках.

Подвеска с 2 рычагами по понятным причинам дороже и сложнее в ремонте. Но «колдовать» над ней приходится реже, поскольку детали изнашиваются равномерно.

Критерии управляемости

Критерии управляемости – это важный оценочный фактор, который должны соблюдать при производстве машин все производители. Основные критерии занесены в ГОСТ и используются при испытаниях новых моделей. Но для обычных автомобилистов не нужны сложные расчеты. Понять, что автомобиль плохо управляется можно даже во время ежедневной поездки на работу.

• Устойчивость. Российские дороги далеки от идеальных, и на пути нередко встречаются большие и маленькие ямы. Если вы случайно попадете колесом в одно из таких отверстий, ваш автомобиль не должен сильно отклониться от курса. В противном случае велика вероятность вылететь на соседнюю полосу, так как на большой скорости градус отклонения будет больше.
• Вхождение в поворот должно быть четким и предсказуемым. Угол входа не должен сильно отличаться из-за внешних факторов или материала покрытия. На автомобилях с хорошей подвеской точная траектория во время прохождения изгибов и поворотов возможна даже на большой скорости.
• Сцепление с дорогой. Автомобиль в любых условиях должен быстро и четко откликаться на движение руля. Затруднений также не должно вызывать резкий разгон или торможение. Такие характеристики машина в идеале должна поддерживать как на сухом, так и на мокром покрытии, а также во время зимы.

Управляемость автомобиля зависит от многих факторов. Ее довольно сложно рассчитать, все-таки одним уравнением тут не обойдешься. Поэтому большинство водителей предпочитают руководствоваться собственным опытом. Главным критерием управляемости является достаточная поворачиваемость в тяжелых условиях (высокая скорость, снег или дождь).

Установка амортизаторов

Сочетать жесткие пружины и стандартные амортизаторы не только бессмысленно, но и расточительно. Большая частота колебаний и малой амплитудой может быстро вывести из строя стоковое оборудование. Для того чтобы эффективно гасить возникшие колебания нужен жесткий амортизатор. Такими свойствами обладают газовые модели. Так как у классического двухтрубного масляного амортизатора есть один существенный недостаток – вспенивание масла при интенсивных нагрузках, то однотрубный газовый вариант будет лучшим решением по улучшению управляемости.

Работа жесткой пружины с газовым амортизатором обеспечивает своевременное сжатие и отбой, что приводит к улучшению сцепления колес с поверхностью дороги. В поворотах на большой скорости кузов автомобиля в меньшей степени подвержен крену. При разгоне и торможении удается избавиться от «клевков», характерных для мягкой подвески. Все это влияет на информативность руля и остроту управления.

Как и в случае с пружинами, выделились брендовые производители, выпускающие амортизаторы с высокими техническими показателями.

Производитель	Диапазон цен
Boge	1691 р/шт. – 14900 р/шт.
TRW	2427 р/шт. – 8258 р,шт.
KYB	794 р/шт. – 13815 р/шт.
Sachs	1585 р/шт. – 24020 р/шт.
Bilstein	1403 р/шт. – 66238 р/шт.

Что влияет на поведение машины на дороге

Размеры шин.

Основные параметры, при которых автомобиль работает с максимальной эффективностью, регламентируются в технической документации от производителя.

Ширина. Чем шире шина, тем больше ее площадь соприкосновения с дорогой. Соответственно, обеспечивается улучшенное сцепление с дорожным покрытием, высокая устойчивость автомобиля, исключается буксирование при старте и разгоне.

Высота. Выход за допустимые значения рекомендованной высоты боковины может привести к заносам на поворотах, ухудшению торможения и маневрирования.

Степень износа.

Во время езды единственной частью колеса, которая контактирует с поверхностью дороги является протектор. На показатели сцепления влияют его глубина и качество резины. На каждой покрышке существует индикатор износа. Когда протектор сравнялся с этим индикатором, самое время менять шины. Изношенные поверхности имеют слабое сцепление с дорогой, что влияет на качество торможения и устойчивость на дороге, может привести к сносам и заносам, буксованию и увеличенному тормозному пути.

Разношинница.

Использование на осях либо сторонах разные шины опасно и запрещено ПДД. Автомобили, оснащенные отличающимися шинами могут повести себя непредсказуемо при ускорении или торможении, на поворотах.

Летняя резина.

Шины отличаются не только рисунком протектора, но и материалом из которого они изготавливаются. Эти материалы ведут себя по-разному при изменении температуры воздуха. Материалы для летних покрышек имеют оптимальные свойства при высоких температурах, обеспечивают уверенное движение по твердому покрытию.

Зимняя резина.

При изготовлении используется более мягкий состав, что улучшает сцепление на дороге со снегом. Такие покрышки имеют лучшую эластичность при низких температурах. Материалы из состава резины не подходят для высоких температур.

Использование зимних покрышек летом существенно снижает сцепление с дорогой. Ухудшается управляемость, увеличивается тормозной путь, колесо может взорваться на большой скорости из-за перегрева.

Специалисты рекомендуют не реже 1 раза в месяц проверять уровень износа шин, давление и общее состояние колес. В нашем центре вы можете воспользоваться программой бесплатной проверки. В пакет услуг входит: проверка глубины и внешнего состояния протектора, равномерность износа, восстановление необходимого давления, подтяжка колёсных крепежей и многое другое. Чтобы воспользоваться услугой, вам нужно посетить один из наших центров в вашем городе.

Сеть центров «Твоя шина» осуществляет продажу шин и дисков, а также сервисное обслуживание. Мы отправляем заказы в любой город Украины. Также покупку можно забрать в одном из наших шинных центров в Днепре, Киеве, Львове, Харькове и других городах. Оплата принимается наличными и по безналичному расчету.

Если вам нужна помощь в выборе или консультация по оплате и доставке, обратитесь к нашим менеджерам по телефонам: 0800 303 336, (050) 361-91-31, (067) 209-21-12 или закажите бесплатный обратный звонок на сайте. Вы можете записаться онлайн на шиномонтаж в одном из наших центров в удобное для вас время. Для наших клиентов мы предоставляем скидки и выгодные акции.