Как увеличить ход подвески автомобиля
Тюнинг подвески автомобиля
Многие считают, что основное назначение подвески автомобиля — обеспечивать комфортабельное движение по неровным дорогам. Это не совсем так. Вернее, совсем не так… Мы уже упоминали, что на динамические (замедление тоже динамика) параметры автомобиля сильно влияют характеристики не только соответствующих механизмов, но и невидимых снаружи узлов, соединяющих колеса с кузовом. На самом деле характеристиками подвески в значительной степени определяются буквально все составляющие понятия `динамичный автомобиль`: это и разгон, и торможение, и управляемость.
Честно говоря, материал о настройке ходовой части я начинал с тяжелым сердцем. С одной стороны, проблемы подбора ее характеристик настолько сложны и запутаны, что автомобилестроительные фирмы, в полной мере владеющие тонкой подвесочной инженерией, можно пересчитать по пальцам одной руки. А с другой — пригодных для всех условий движения настроек просто не существует! И дело не только в принципиальных технических ограничениях. Беда в том, что здесь есть много и субъективных факторов (от чего один водитель будет в восторге, другой посчитает совершенно неприемлемым). К счастью, самая главная закономерность — физика происходящих с автомобилем процессов — абсолютно объективна. С нее и начнем.
Итак, на действительно быстром автомобиле подвеска служит не только для эффективного поглощения дорожных неровностей, но и играет серьезную роль в обеспечении соответствующей динамики и управляемости. А раз так, то ее основное назначение — обеспечивать плотный и постоянный контакт колес с дорогой. В принципе, все параметры подвески, позволяющие его достичь, можно разделить на три большие группы. Во-первых, это демпфирование, то есть способность подвески противостоять колебаниям колес после проезда через неровности. Во-вторых, кинематика, которая обеспечивает оптимальное положение колеса относительно дороги. В-третьих, сочетание вертикальных и угловых жесткостей всей системы, позволяющее правильно распределить нагрузку между колесами во всех режимах движения.
С демпфированием все более или менее очевидно — эти функции в подвеске выполняет амортизатор. Главное его назначение — борьба с резким распрямлением пружины после проезда через неровности. Это неприятное явление может привести к неоднократному отскоку колеса от поверхности дороги, дать ему выполнять свои функции — обеспечивать устойчивость и управляемость автомобиля. Принцип работы амортизатора таков, что создаваемые им усилия зависят от скорости перемещения его штока. Они тем больше, чем быстрее перемещается колесо относительно кузова. Какие здесь возможны нюансы?
Ясно, что чем жестче пружина и тяжелее у автомобиля неподрессоренные массы (колеса, ступицы и те же тормозные диски со скобами), тем эффективнее должен быть амортизатор, особенно на ходе отбоя. Тонкость в том, что амортизаторы, создающие одинаковые максимальные усилия и на первый взгляд обладающие равной `жесткостью`, совершенно по-разному работают на медленных ходах подвески. А все потому, что их характеристика (зависимость `усилие/скорость штока`) имеет разную форму. В одном случае она может быть дегрессивной, резко нарастающей с самого начала и пологой в конце, на больших скоростях перемещения штока (так называемая полная диаграмма). Другие амортизаторы имеют прогрессивную характеристику: с ростом скорости штока усилие нарастает сначала медленно, затем все резче и резче (здесь диаграмма будет походить на параболу). Так что, выбирая замену штатным узлам, следует интересоваться не престижностью марки, а в первую очередь, параметрами ее изделий.
Что следует предпочесть? Здесь все будет зависеть от стиля езды, который вы исповедуете. Прогрессивные амортизаторы хороши тем, что позволяют автомобилю `не замечать` мелкие неровности и неплохо работают на крупных. В то же время не исключена раскачка на длинных дорожных волнах. Дегрессивные сообщают ему иной характер: машина становится `плотной`, подробно повторяет профиль дороги, а главное, становится гораздо отзывчивей даже на самые минимальные движения рулем. Отчего возникает такой эффект, мы поймем чуть позже, когда начнем разговор об угловых жесткостях.
В принципе, дегрессивные амортизаторы имеют более сложную конструкцию и стоят дороже — `полная` диаграмма достигается усложнением клапанной системы. Еще круче системы, где усилия сжатия и отбоя можно регулировать, а также газонаполненные. Преимущества последних всем известны. Во-первых, это стабильность работы на высоких скоростях — `поджатая` газом жидкость не вспенивается и хорошо охлаждается через однотрубный корпус. Во-вторых, при равных с обыкновенным амортизатором внешних габаритах газонаполненный имеет большую площадь поршня, что делает его более эффективным, а диаграмму — более `полной`. Но есть и недостатки. Газовый подпор выполняет роль дополнительной пружины подвески, и автомобиль воспринимается как более жесткий. Впрочем, это свойство тюнингеры часто используют себе во благо: уменьшая дорожный просвет, можно не покупать новые короткие пружины. Достаточно просто отрезать один — два витка от стандартных, а недостающую энергоемкость подвески `добрать` газовой стойкой.
Куда сложнее обстоят дела с другим важным параметром — кинематикой. Казалось бы, не все ли равно, по какой траектории движется колесо во время хода подвески — параллельно самому себе или слегка отклоняясь в пространстве? Оказывается, нет.
Обратите внимание на `Мерседесы`: огромные хода мягких подвесок, ощутимые крены от действующих на машину боковых сил, и при этом — вполне достойный `держак` в поворотах и устойчивость придвижении по дуге даже на высоких скоростях. А все потому, что кинематика мерседесовских подвесок — это продукт почти столетнего инженерного поиска.
Вы, наверное, замечали, как эти автомобили наклоняют вбок передние колеса при повороте руля на максимальные углы? Так `работает` большой кастер, то есть продольный угол наклона оси поворота управляемых колес. Он обеспечивает рост возвращающего усилия на руле при увеличении скорости, а значит, и устойчивость: при случайном отклонении от траектории (вызванном, к примеру, неровностью на дороге или порывом ветра) колеса стремятся повернуться по ходу движения и вернуть автомобиль на путь истинный. Кастер выполняет еще одну положительную роль — повернутое колесо оказывается чуть отклоненным от вертикальной плоскости. Что это дает? Дело в том, что шина из-за своей податливости подламывается в повороте от действия боковых сил. При этом искажается форма пятна контакта с дорогой, сцепление резко падает. Естественно, уменьшается и максимальная скорость, с которой можно промчаться по заданному радиусу.
А чуть наклонив плоскость вращения шины (подобно тому, как это делают мотоциклисты, создавая крен в повороте), можно восстановить статус-кво.
Такого эффекта добиваются не только кастером. `Умение` создавать отрицательный угол развала на внешних по отношению к центру поворота колесах и положительный на внутренних, является обязательным качеством для любой хорошей подвески. К сожалению, отечественным автомобилям с кинематикой подвесок повезло чуть меньше, чем `Мерседесам`, — возникающие в поворотах углы там отнюдь не помогают шинам направлять автомобиль по заданной водителем траектории. Исправить недостаток можно лишь работой сразу по нескольким направлениям. `Правильный` кастер можно установить, заменив стандартные опоры стоек на тюнинговые регулируемые. Правда, при этом вырастет усилие на руле, так что если задуманы `экстремальные` настройки, есть смысл потратиться на гидроусилитель.
А самый радикальный способ ослабить влияние плохой кинематики на управляемость — резкое увеличение жесткости и уменьшение хода подвески. Действительно, если углы установки колес при сжатии и отбое изменяются неоптимально, то пусть хотя бы делают это в меньших диапазонах. Добиваются этого традиционным способом — установкой более коротких и жестких пружин и специально подобранных амортизаторов. После этой операции заодно уменьшается клиренс, а значит, и перераспределение нагрузок на колеса при разгоне, торможении и в поворотах. Это еще один шаг на пути к улучшению управляемости.
При доработке подвески методом `ужесточения` важно помнить, что жесткими должны быть не только пружины. `Сопливые`, податливые сайлент-блоки, позволяющие колесам произвольно перемещаться во всех направлениях, тоже до добра не доводят. Их обычно заменяют на более `несгибаемые`, или вовсе выбрасывают, устанавливая жесткие стальные сферические шарниры типа ШС.
Нередко недостатком жесткости страдает и направляющий аппарат. Например, обязательная процедура при тюнинге передней подвески вазовских переднеприводных машин — замена стандартной растяжки на жесткую прямую. Это особенно актуально при замене стандартных шин на более низкопрофильные, которые лучше цепляются за асфальт и создают большие боковые силы. Кстати, растяжки иногда устанавливают и в заднюю подвеску этих машин. Таким образом усиливают связь центральной балки с рычагами. После этой доработки подвеска приобретает функции модной на зарубежных автомобилях эластокинематической `многорычажки`: нагруженное при движении по дуге внешнее колесо слегка поворачивается в сторону, противоположную повороту. Корму автомобиля слегка заносит, и ВАЗик избавляется от свойственной для него недостаточной поворачивоемости. Конечно, после столь сложных изменений в подвеске заново выставляют новые, подобранные в результате кропотливой экспериментальной работы начальные углы установки колес.
Кастер, естественно, увеличивают, а задние колеса, как правило, ставят `домиком`, придавая им отрицательный угол развала — это улучшает устойчивость в поворотах.
Ну и на „сладкое“ рассмотрим третий вопрос — об угловых жесткостях подвесок. Во-первых, что это такое? Ответ прост: способность автомобиля противостоять угловым колебаниям — по крену и с носа на корму. Почему это важно для управляемости? Представьте себе момент входа в поворот. Водитель поворачивает руль, на машину начинает действовать приложенная в центре ее масс центробежная сила, искривляющая траекторию движения. Естественно, она вызовет крен и увеличение нагрузки на внешние колеса. Но на какое именно: переднее или заднее? Тут уместно привести вот какой пример. Представьте себе, что вы повесили тяжелый груз одновременно на прочный стальной трос и такой же длины резинку, закрепив их концы в одних и тех же местах. Допустим, прочности подвеса недостаточно, но что порвется быстрее?
Правильно, трос: меньшая жесткость резинки не позволит ей воспринимать сколько-нибудь значительную часть тяжести. Такая же ситуация и с подвесками: львиную долю дополнительной нагрузки будет воспринимать то колесо, подвеска которого имеет большую угловую жесткость в поперечном направлении.
Для устойчивости и управляемости автомобиля это имеет очень большое значение. Ведь способность колеса воспринимать боковую силу сильно зависит от приложенной к нему вертикальной нагрузки — чем сильнее оно прижимается к дороге подвеской, тем большую боковую силу развивает. Но представим себе, что поворот предельный, проходится на максимально высокой скорости. Где тонко, там и рвется, — сцепление с дорогой потеряет в первую очередь именно то колесо, на которое приходится максимальная вертикальная, а значит, и боковая нагрузки. Если оно находится на передней оси, то возникнет снос — автомобиль просто поедет прямо. А если на задней, то, наоборот, станет разворачиваться слишком интенсивно — занос здесь неизбежен.
Таким образом, `заневоливая`, подвеску стабилизаторами поперечной устойчивости, нужно позаботиться о правильном соотношении их жесткостей. Если задний окажется чересчур мощным, то автомобиль станет `острым как шило` — выдержать точную траекторию в повороте будет непросто.
Стабилизаторы тоже подобраны как надо — автомобиль имеет строгую нейтральную поворачиваемость или радует приятной остротой, легким `избытком` в пределе. Что дальше? Вас можно поздравить: дальше можно заняться самой `вкусной` частью работы над ходовой — тщательным выбором шин.
А после, когда все сомнения в способностях автомобиля нормально тормозить и поворачивать окончательно рассеются, можно будет призадуматься над модификацией трансмиссии и двигателя. Но об этом позже.
МОДЕРНИЗАЦИЯ ПОДВЕСКИ HOVER или зачем я делал лифт, менял амортизаторы и пружины.
Всем известно, что лифт подвески – это часть модернизации автомобиля, направленной на, обеспечение возможности установки колёс большего размера, что в свою очередь увеличивает его проходимость.
Сам по себе лифт подвески на Ховере не может увеличить его дорожного просвета, но на геометрическую проходимость, всё же, немного влияет даже без замены колёс.
Однако меня побудило начать работы по модернизации подвески вовсе не желание сделать из Ховера «злой внедорожник» и штатная подвеска на момент начала работ была в идеальном состоянии, но я хотел:
1. Обеспечить автомобилю лучшую грузоподъёмность, так как в штатном варианте она составляет всего – 475кг, а это очень мало, учитывая то, что я любитель дальних поездок и походов с семьёй и большим количеством вещей + аудиосистема и полная шумоизоляция добавляют примерно 120кг.
2. Избавить автомобиль от нежелательных кренов в поворотах на большой скорости,
3. Избавиться от выраженных «клевков носом» при «спрыгивании» с высоких бордюров, что неизбежно при мягких штатных масляных амортизаторах без газового подпора.
4. Увеличить ход задней подвески, с целью уменьшения вероятности диагонального вывешивания. (ход передней независимой подвески, без снижения ресурса ШРУСов увеличить проблематично, и я этого делать не стал)
5. Увеличить просвет между поддоном картера (его защитой) и поверхностью земли и немного приподнять заднюю часть автомобиля, при этом сохранив управляемость и устойчивость к опрокидыванию.
Замена штатных амортизаторов на KONI HEAVY TRACK 30-1565 (регулируемые – 4 положения жесткости, с мощным газовым подпором). Устанавливаются без каких-либо доработок. Штатные резинки и шайбы заменил на те, что были в комплекте с KONI.
Регулировка торсионов (3 полных оборота регулировочных болтов). После этого развал делать не нужно. (оптимально до 4 полных оборотов без необходимости переставлять шаровую под рычаг и делать развал)
Некоторые ставят удлинённые амортизаторы KYB 344279, выкручивают торсионы до 8 оборотов, переносят шаровую под рычаг, чтобы было возможно выставить развал, но ресурс ШРУСА страдает, если подвеска работает в крайних положениях, хотя такой лифт позволяет выше поднять машину.
Не следует забывать, что амортизаторы перед установкой необходимо прокачивать, приводя их таким образом в рабочее состояние, после чего, сохраняя вертикальное положение устанавливать. Нарушение этого простого правила может привести к выходу амортизаторов из строя.
Замена штатных амортизаторов на KYB 845022 Skorched4s (саморегулируемые, усиленные амортизаторы с умеренным газовым подпором от Land Cruiser 120R). Это самые длинноходные (на 11 см длиннее штатных) и самые комфортные амортизаторы, которые можно установить на Ховер, но для этого нужны дополнительные втулки. Заказал у токаря 2 втулки длиной 43мм, внешний диаметр 19мм, внутренний 16. Эти втулки вставляются в нижние проушины амортизатора, так как они больше чем штатные у Ховера. На шток под гайки необходимо ещё одеть шайбу толщиной 12мм или набрать из тонких шайб, так как резьба на штоке KYB 845022 нарезана на 12 мм короче чем на штатных. Резинки и шайбы использовал от штатных амортизаторов.
После установки обработал резьбу на штоках антикором и закрыл защитными колпаками KONI. Если резьбу не защитить, то в последствии гайки могут и не открутиться.
Если делать по уму, то нужно ещё ставить проставки под отбойники – 20мм, так как KYB 845022 в сжатом состоянии на 20мм длиннее штатного и если его пробить до конца, то он повредится раньше, чем дойдёт до отбойников. На практике же это почти не реально, так как 845022 рассчитан на значительно большие нагрузки, чем могут возникнуть в подвеске лёгкого Ховера, да ещё в сочетании с усиленными и удлинёнными пружинами.
В качестве альтернативы рассматривал:
KONI 82-2296, но они не имеют газового подпора и короче чем KYB 845022.
KONI 30-1422, но они оказались жестковаты даже на минимальных значениях жёсткости(имеется 4 положения)
Задние амортизаторы KONI ставятся без изготовления металлических втулок, но нужно купить полиуретановые втулки от Волговских амортизаторов и подрезать их мм на 3-4.
KYB 344410 – ставятся так же как и KYB 845022 (необходимо изготавливать втулки), но они менее прочные и гораздо менее энергоёмкие чем KYB 845022.
Выбирал между
KYB RA 5305 (длиннее штатных на 19мм, но мягкие и сильнее садятся под загрузкой)
KYB RA 5306 (длиннее штатных на 11мм, усиленные, пруток толще, витков больше)
В итоге выбрал и поставил KYB 5306 – не садятся под загрузкой и при зтом сохраняют мягкость хода.
В результате проделанной работы я получил все те улучшения, которые хотел. Управляемость автомобиля значительно улучшилась, несмотря на повышение центра тяжести. В повороты машина идёт как по рельсам. Машина приподнялась на 4-5 см. Энергоёмкость подвески стала просто запредельной. Очень комфортное передвижение как по асфальту, так и по пересечённой местности.
ПОВЫШАЕМ УПРАВЛЯЕМОСТЬ АВТО. Часть 1. (Четыре простых шага к лучшей управляемости.)
Тюнинг подвески — целое искусство, темный лес для многих. В то время когда большинство поглощены наращиванием лошадиных сил, управляемсоть традиционно остается на заднем плане. В любом случае те кто мало-мальски вникает в суть любой быстрой, хорошо технически продуманной гражданской машины, знает, что настройка подвески имеет ценность ничуть не меньшую, чем увеличения поголовья коников.
С ростом популярности дрифтинга, Time Attack контестов, и всевозможных Track Days, тюнинг подвески и настройка управляемости становится более важным для тех кто ранее тратил свои кровные в рассчете на улучшение показателей динамики.
Найти спецов, которые смогут увеличить мощность — проще простого. Гораздо сложнее найти гуру что заставят вашу машину хорошо проходить повороты. Решение? Сделайте себя гуру! Если ваши интересы больше, чем просто давить педаль в пол на дамбе у местной водокачки, то самое время приниматься за работу.
В серии этих статей мы раскроем тайны управляемости автомобиля вцелом. В этой статье начнем с четырех фундаментальных первых шагов.
1.Шаг первый. «Липкие» шины…
В основном практически в любой автомобиль можно установить шины на два размера больше чем стоковые. К примеру машина с завода оснащенная колесами размерностью 185/70-14″ на диске шириной 5″ обычно без проблем позволяет разместить в арках 205/50-15″ на диске шириной 7″. Установка шин на диск рекомендованной ширины тоже имеет большое значение.
Сверхнизкопрофильные шины более чувствительны к изменениям вносимым в подвеску и углам развала. Жесткие боковины и абсолютно плоский протектор не так хорошо прилегают к полотну. Это делает сверхнизкопрофильные шины чувствительными к ударам, толчкам, так как низкой боковине просто некуда сжиматься, поглощая мелочь на дороге. Импульсы при езде по грубым покрытиям вызовут постоянное соскальзывание и подпрыгивания, потерю сцепления. Так же большие размеры колес и шин увеличивают неподрессореные массы.
Например многие энтузиасты, устанавливают на свои компактные хетчи-малолитражки колеса дюймов на 17 с профилем 40. Выглядит несомненно круто, но это «комбо» слишком велико и слишком тяжело для оптимальных характеристик. Хардкорные пилоты, использующие в качестве болидов точно такие же машины предпочитают легковесные 15″ дюймовые колеса с шинами от 195- до 225/50.
Неподрессоренные массы монстров вполне сравнимы с подрессоренными, благодаря огромным осям, шинам и элементам подвески. Это крайне негативно сказывается на работе амортизаторов, которым приходиться выполнять кучу работы, дабы погасить кол*цензура*ия. Уменьшите неподрессоренные массы и работа амортизаторов станет гораздо эффективней, колеса всегда будут иметь контакт с полотном.
Остерегайтесь дешевых легкосплавных колес, известны множество случаев поломки или пластилиновой мягкости, при использовании подобных изделий на гоночных трассах. такие не выдерживают элементарных нагрузок, не говоря уже об атаковании поребриков.
2.Шаг второй. Уменьшение продольных и поперечных кренов.
Самая важная из элементарных подвесочных доработок это уменьшение диапазонов крена кузова. Крен во время поворота, клевки при торможении и «козление» при разгоне создают проблемы для водителя.
Черезмерные движения кузова таят в себе кучу побочных эффетов. Раскачивания и крены передка, задка или кузова целиком перегружают шины, перегрузка моментально перерастает в потерю сцепления. Результат обычно- возвращение домой на эвакуаторе.
Конечно у более жестких пружин и большее усилие на распрямление после сжатия. Чтобы после установки жестких пружин машина не прыгала как козлик, нужны амортизаторы с увеличенными силами сопротивления. Амортизаторы никак не влияют на углы кренов, но влияют на то как подвеска будет реагировать на качество покрытия, и руление. Амортизаторы с увеличеным усилием отбоя предотвратят припрыгивания, «полеты» над волнами и неровностями. Большее усилие аммортизатора так же улучшает отклики автомобиля на руление. Слишком большое усилие отбоя может не давать подвеске принимать исходное положение, подвеска будет не успевать распускаться и станет прижиматься все сильнее и сильнее, что лишит ее хода вообще.
Ужесточение подвески несомненно ухудшит плавность хода, и довольно просто увлечься и сделать машину слишком жесткой. Часто так случается и подвеска вместо того чтобы обрабатывать выступы, кочки, и сохранять максимальное сцепление начинает просто «прыгать» в поворотах.
3.Шаг третий. Баланс шасси.
Если мы в борьбе с недостаточной управляемостью зайдем слишком далеко, мы незамедлительно спровоцируем избыточную (oversteer). Избыточная поворачиваемость появляется когда на пределе задние шины начинают скользить быстрее чем передние.
Правильно играя загрузкой шин и углами увода, контролируя перераспределение веса достигается баланс шасси. Перераспределением веса и загрузкой шин в повороте многие естественные тенденции в управляемости вашего авто можно кардинально изменить. Возможно ли привить тяжелоносому переднеприводнику избыточную поворачиваемость? Да легко! Поглядите на самые удачные образцы переднеприводных гоночных машин — у них просто сумасшедший oversteer!
Изменение усилия пружин (springrate) и стабилизаторов имеет огромное влияние на увод шин. Используя более жесткие пружины или стабилизаторы на одной из осей спровоцирует большее перераспределение веса на внешнее колесо этой оси в повороте. Более мягкая ось будет сжиматься, а значит более жесткие пружины всей системы будут сопротивляться сжатию, передавая больший вес на шину заставляя ее работать при большем угле увода…
Самый эффективный способ избавиться от недостаточной поворачиваемости на переднеприводнике например, это установить более жесткий задний стабилизатор поперечной устойчивости. Так же наоборот, чтобы приручить врожденную избыточную, можно сделать переднюю подвеску жестче, и увеличить давление в задних шинах.
Машина скользящая на границе сцепления всеми четырмя колесами, без участия педали тормоза или газа, считается идеалом. Ровно так же как и не существет… Хорошей тенденцией в управляемости считается тяготение машины к избыточной, когда вы отпускаете газ, и еще более агрессивной избыточной, когда жмете на тормоз в повороте. Возможность вытащить из заноса автомобиль точной работой газом делает переднеприводник гораздо послушнее и проще в управлении.
Задний привод в идеале тоже должен легко откликаться на действия акселлератором в очень широком диапазоне. Такой баланс дает продвинутым водителям управлять машиной виртуозно.
4.Шаг четвертый. Уменьшение перераспределения веса.
Вопреки популярному мнению, отсутствие крена не является свидетельством малого перераспределения веса. Даже при сильных кренах отношение угла крена к перераспределению веса довольно мало. То есть нельзя сказать когда свиду машина чуть ли не стоит на двух колесах, что весь ее вес приходится на внешние к повороту шины. Поэтому понижение центра тяжести автомобиля и расширение колеи уменьшит перераспределение веса гораздо эффективнее чем наши старания уменьшить крены при помощи жестких пружин и стабилизаторов.
Чтобы минимизировать столь негативный эффект, важно стараться увеличивать ширину колеса по направлению внутрь колесной арки. То есть подбирать колеса с правильным вылетом. Таким образом вы во первых увеличите пятно контакта шины с дорогой, во вторых увеличите колею, и в третьих останетесь в пределах заводского радиуса обкатки колеса.
Старайтесь увеличить колею и уменьшить клиренс на той оси, которая скользит в повороте первой. Переднеприводники с недостаточной поворачиваемостью стоит занизить именно сперди и увеличить колею передней оси. Мощным заднеприводникам естественно будет свойственнее иметь более широкую колею сзади.
Такие простые игры с физикой помогут снизить перерасперделение веса в обоих случаях.
В следующей статье мы обсудим еще несколько простых модификаций, которые помогут улучшить управляемость, так же то, каких действий делать не стоит, и еще несколько основных принципов и советов по настройке геометрии подвески.