Постигаем кастер

Автор статьи: Glenn Cauley.
Автор перевода:
Владислав Ярополов.

Что такое кастер?

Кастер является углом, под которым наклонена ось поворота колеса. Основной целью наличия кастера является получение самоцентрирующейся рулевой системы. Угол кастера влияет на поворачиваемость при накате, торможении и при ускорении, так как это наклоняет шасси больше или меньше в зависимости от величины угла кастера.

Для спортивных автомобилей, в основном рекомендуется использовать крутой угол кастера (более вертикальный) на скользких, нестабильных и неровных поверхностях, и использовать пологий угол кастера (более наклонный) на ровных поверхностях с высоким сцеплением.

Развал против кастера

Развал имеет отношение к пятну контакта шины - его задачей является поддерживать максимально возможную площадь контакта шины с поверхностью. Развал и кастер соотносятся в том, что кастер может обеспечивать ЭФФЕКТИВНОЕ ИЗМЕНЕНИЕ РАЗВАЛА, когда передние колеса поворачиваются в поворот.

Кастер оказывает эффект прогрессивного наклона передних колес в сторону поворота. Чем больше величина угла кастера (больше наклон), тем больше эффективное изменение развала при повороте колес. Это происходит потому, что верхняя часть колес НАКЛОНЯЕТСЯ в сторону внутренней стороны поворота, колеса лучше цепляются за поверхность, противодействуя центробежной силе, которая выталкивает автомобиль в сторону внешней стороны поворота.

Сравните это со статическим развалом, который регулируется на
автомобиле, стоящем на горизонтальной поверхности и колесах направленных прямо вперед. Статический развал главным образом влияет на внешние колеса, которые несут основную нагрузку во время поворота.

Поэтому, величина переднего развала, требуемого для поддержания максимальной площади контакта шины с поверхностью, в большой степени зависит от величины кастера. Крутой угол кастера (более вертикальный) требует большей величины развала, а пологий угол кастера (более наклонный) требует меньшей величины развала.

Все это зависит от вашей точки зрения...

"Большая величина кастера увеличивает поворачиваемость при накате и торможении" или "меньшая величина кастера увеличивает поворачиваемость при накате и торможении". Откуда такое различие во мнениях? Будет ли одно правильным, а другое неверным? Нет, они оба правильные... просто это зависит от вашей точки зрения.

Первое утверждение относится к крутизне угла кастера, поэтому БОЛЬШИЙ кастер означает более вертикальный угол. Второе утверждение относится к различию между углом кастера и вертикальной линией (смотри рисунок выше), поэтому МЕНЬШИЙ кастер также означает более вертикальный угол.
Одна и та же вещь, сказанная различными способами, но оба утверждения корректны. Поэтому, когда ваши приятели будут говорить о кастере, спросите их, что они подразумевают под "больше" или "меньше".

Крутой угол кастера (более вертикальный)

Увеличивает поворачиваемость при накате и торможении на входе в поворот.
Почему? Представьте, что угол кастера является вертикальным. Теперь представьте, что вы поворачиваете, колеса поворачиваются на сторону. Чем более вертикальный угол кастера, тем больше колеса отклоняются на сторону, обеспечивая вам более крутой заход в поворот.

Увеличивает эффективность подвески.
Почему?
Внутренние шарниры подвески, для целей дискуссии, расположены
параллельно шасси (горизонтально), это означает, что рычаги подвески перемещаются вверх и вниз вертикально. Теперь, представьте, что угол кастера вертикален, это означает, что ось поворота колеса параллельна направлению движения рычагов подвески. И наконец, допустим, что амортизаторы выровнены в вертикальной плоскости (верхняя часть не выступает вперед или назад относительно нижней части), расположены перпендикулярно продольной оси автомобиля. Поскольку неровности на поверхности трассы вызывают вертикальное отклонение колес, чем более вертикально ориентирован узел поворота колес, тем лучше передняя подвеска поглощает ухабы без излишнего трения в подвеске.

Уменьшает поворачиваемость при ускорении на выходе из
поворота.
Почему? Когда вы увеличиваете мощность на выходе из поворота, происходит перенос веса от передних колес к задним колесам. Чем более вертикален угол кастера, тем меньше эффективное изменение развала колес, поэтому ТОЛЬКО статический развал внешних колес определяет насколько хорошо колеса цепляются за поверхность. Поскольку колеса не могут эффективно цепляться за поверхность, снижение веса спереди вызывает более легкую потерю сцепления, вызывая недостаточную поворачиваемость автомобиля.

Снижает самоцентрирование колес.
Почему?
Представьте, что угол кастера вертикален. Теперь представьте, что вы держите передний край колеса и перемещаете его из стороны в сторону. Колесо отклоняется отклоняется пропорционально тому, как вы перемещаете его руками. Вертикальный кастер крайне нестабилен, так как отсутствует сила, которая принуждает колеса поддерживать прямое направление.

Пологий угол кастера (более наклонный)

Уменьшает поворачиваемость при накате и торможении на входе в поворот.
Почему? Представьте, что угол кастера настолько велик, что он является горизонтальным (хотя это невозможно). Теперь представьте, что вы поворачиваете, колеса не будут поворачивать на сторону, но скорее верхняя часть колес будет наклоняться из стороны в сторону. Чем больше наклонен угол кастера, тем меньше колеса отклоняются на сторону, обеспечивая менее крутой заход в поворот.

Увеличивает поворачиваемость при ускорении на выходе из
поворота.
Почему? Чем больше наклонен угол кастера, тем больший эффективный развал вы получите, когда поворачиваете передние
колеса. Когда вы увеличиваете мощность на выходе из поворота, происходит перенос веса от передних колес к задним колесам. Обычно это будет вызывать потерю сцепления передних колес и недостаточную поворачиваемость. Однако, поскольку присутствует больший эффективный развал из-за более наклонного угла кастера, "наклоненные" передние колеса могут более эффективно цепляться за поверхность, позволяя автомобилю лучше сопротивляться центробежной силе, и обеспечивают большую величину контроля при выходе из поворота.

Увеличивает самоцентрирование колес, но снижает
стабильность на прямых участках.
Почему? Представьте передние колеса магазинной тележки (которые обладают очень наклонным кастером). Толкните тележку вперед, передние колеса будут всегда стремиться самоцентрироваться. Чем больше наклон угла кастера, тем больше рулевое управление будет стремиться вернуть себя в среднее положение. Однако, чем больше наклон угла кастера, тем больше величина силы, которая стремиться выровнять колеса. В конце концов, сила становится настолько большой, что колеса начнут вибрировать (колебаться), снижая стабильность на прямых участках.