Формула точности

[ninja]

Едва ли стоит доказывать, что пружины и амортизаторы подвески оказывают большое влияние на управляемость автомобиля. Но следует помнить, что купленные за немалые деньги стойки именитых производителей сами по себе еще не гарантируют быстроты и точности отклика но команды водителя.

Начнем с простого. Из-за чего автомобиль поворачивает ? объяснения типа "из-за того, что водитель поворачивает руль" нас, конечно же не устроит. Некоторые обоснуют феномен криволинейного движения по дороге поворотом управляемых колес. Это будет правильно, но все-таки поверхностно. Ближе всего к истине окажутся автомеханики, которые вспомнят про механизм, превращающий поворот рулевого колеса в поступательное движение тяг и наконечников. Они, в свою очередь, воздействуют на так называемый поворотный кулак и закрепленное на нем при помощи подшипников колесо, заставляя его поворачиваться вокруг вертикальной оси.
Впрочем, и эта версия раскрывает лишь половину реальной картины. Секрет в следущем. Рулевой механизм толкает не только тяги, но и кузов (или балку подвески, на которой он закреплен) с тем же усилием, но в противоположную сторону. А тяги заставляют поворотный кулак и поворачиваться, и смещаться в поперечном направлении вследствие податливости опор рычагов и (в подвеске типа McPherson) амортизационных стоек. Закон, который все это регулирует, называется третьим законом Ньютона: действие равно противодействию - если хочешь приложить силу, найди сначала точку опоры.
В случае с "живым" серийным автомобилем не самого высокого качества класса это простое правило выполняется с большими осложнениями. Жесткость всех опор (и подвесок, и двигателя, и прочих агрегатов) там очень и очень умеренная. Этому, разумеется, есть объяснение: конструкторы стремятся по возможности снизить шумы и вибрации. Но нам, водителям, такая забота выходит боком. "Задемпфированная" таким образом связь между рулем и колесами делает автомобиль вялым, не чувствительным к небольшим, но быстрым управляющим воздействиям.
Картина становится еще более грустной, если вспомнить, что колеса обычного дорожного седана в отличие от карта не только вращаются и поворачиваются при повороте руля, но и перемещаются при ходе подвесок. Делают они это не поступательно (то есть параллельно саамам себе), а с небольшими наклонами в разных плоскостях, обусловленными конструкцией подвески. Такое явление само по себе не так уж и неприятно: хитрые инженеры научились использовать его во благо устойчивости и управляемости. Беда в том, что это не всегда совершенная кинематика оказывается дополнительно искаженной все той же нежесткостью сайлентблоков, многочисленных резиновых втулок и подушек.
Проиллюстрировать сказанное можно вот как. Допустим, одно из колес автомобиля при движении в повороте попадает на неровность – выступ или углубление на наших многострадальных дорогах. Подвеска, конечно, отреагирует ходом сжатия или отбоя. Но не только. При встрече с препятствием колесо сместится как по вертикали, так и немного назад – из-за так называемого лобового удара. Это будет иметь много последствий, и все – негативные. Во-первых, нарушатся важные для устойчивости и управляемости исходные углы установки колес (развал и схождение) – форма пятна контакта шин с дорогой становится неоптимальной, и они “рулят” сами по себе, без участия водителя. Во-вторых, произвольно изменится изменится взаимное расположение колес – выходит так, что колея и база автомобиля, а так же сочетание этих двух параметров будут все время разными ! И не стоит надеяться, что такие изменения слишком невелики, чтобы сделать управляемость, мягко говоря, не очень хорошей. Если не верите, понаблюдайте, как автомобили преодолевают, к примеру, трамвайные пути. Вредные продольные перемещения колес порой видны невооруженным глазом ! А ведь скорость невелика, и лобовые удары сравнительно слабые. Представьте теперь, что происходит при быстром движении по неровной дороге.
Если учесть, что в эти процессы вмешиваются еще и деформации кузова, то можно и вовсе отчаяться и прийти к выводу, что ситуация неразрешима в принципе. Это не так. Многолетний опыт подготовки спортивных автомобилей позволил выработать некоторые достаточно эффективные решения, проверенные позже тюнинговой практикой.
Первое, что бросается в глаза из нестандартных компонентов, установленных на тюнинговые автомобили, - растяжки опор подвески под капотом. Их – назначение – уменьшать деформации чашек кузова от действия поперечных сил, возникающих в повороте. Деталь работает очень просто: если сила возникает на одной опоре, то она воспринимает ее не самостоятельно, а в паре с “соседкой”.
Высока ли эффективность такого решения ? Многое зависит от автомобиля. Например, на “восьмерке” улучшения замечают не все и не всегда, а вот для “десяток” растяжка настоятельно рекомендуется. Немалую роль играет и конструкция самой детали. Интересное решение использовано, к примеру, в Mitsubishi Lancer Evolution. Там обычный стержень при помощи двух дополнительных трубок превратили в треугольник, вершина которого посредством небольшого фланца крепится к моторному щиту. Естественно, жесткость всей конструкции в поперечном направлении многократно возросла. Работает это на столько эффективно, что на чемпионате по ралли в группе N регламент запрещает использовать “лишнюю” точку крепления, и растяжка из пространственной превращается в обыкновенную.
К сожалению, на наших “Ладах” такое решение не всегда продуктивно: моторный щит в верхней части сам по себе слишком “мягкий” – растяжку на него не закрепишь. Здесь идут по другому пути. Площадки, которые фиксируются к чашкам кузова, делают, во-первых, из очень толстого листа, а во-вторых, приваривают их к стержню при помощи мощных “косынок”. Таким образом, растяжка становится жесткой не только на сжатие-растяжение, но и на изгиб. А чашка кузова лучше противостоит и боковым, и вертикальным нагрузкам. К слову, в гоночных автомобилях ее еще и усиливают специальными накладками.
Второй по распространенности (но не по важности) узел, которым обычно ужесточают связь кузова и подвески, - опоры амортизационных стоек. Серийные имеют большие резиновые подушки, которые хорошо противостоят вибрациям, но не вредным кол****иям. Поэтому их заменяют стальными чашками с шарнирами типа ШС. Такая конструкция пришла из авиации, обладает небольшим весом и обеспечивает поистине прецизионную кинематику в силу очень небольших люфтов. Единственный существенный для тюнингеров минус – это необходимость тщательного ухода. Стальной сферический шарнир боится воды и грязи, поэтому при покупке следует обратить обратить внимание на качество герметизации и удобство смазки.
Еще одна модификация, которую можно без труда реализовать на переднеприводных вазовских автомобилях, - установка прямой растяжки собственно в переднюю подвеску. Штатная деталь выполнена криволинейной, а кроме того, имеет не трубчатое, а сплошное сечение. Все это вместе взятое делает ее весьма нежесткой и позволяет колесу слишком свободно перемещаться в продольном направлении. Тюнинговая же имеет сферический шарнир на одном конце и превращает обычный нижний стержневой рычаг подвески в некоторое подобие силового треугольника – как на “трешках” BMW.
Естественно, жесткость такой пространственной конструкции существенно возрастет, что весьма актуально для тюнингованых автомобилей с их мощными тормозами и шинами, которые значительно выигрывают у штатных по сцепным свойствам. Важно и то, что прямая растяжка позволяет немного усовершенствовать исходную кинематику подвески.
А если говорить об автомобилях действительно спортивных, то при их подготовке самое пристальное внимание уделяется не только жесткости и точности подвески, но и характеристикам кузова. Впрочем, эта тема отдельного разговора.

(c) ТА