Аккерман что это такое на авто
Аккерман что это такое на авто
Роман Пульников запись закреплена
Угол Аккермана применимо к дрифту.
Начну с того, что мало у кого (даже среди дрифтеров) есть понимание, что же такое этот самый угол Аккермана, во многих дрифт сообществах то и дело выкладываются статьи, пытающиеся раскрыть, что это за угол, и каким он должен быть, которые не только не объясняют, а еще больше путают читателя, например статья, как настраивать угол Аккермана на радиоуправляемых полноприводных моделях в масштабе 1:10. Я, как уже зарекомендовавший себя дрифтер и производитель комплектов для увеличения выворота, расскажу об этом магическом угле, применимо именно к дрифту.
В гражданских автомобилях всегда присутствует положительный угол Аккермана, т.к. если автомобиль поворачивает, то радиусы, по которым катятся правое и левое колесо разные и соответственно они должны быть повернуты на разный угол (Рис.2). Если их повернуть параллельно, то возникнет эффект сильного положительного схождения, морда будет тормозить, износ будет повышенный, настолько, что при парковке от передних колес будут оставаться черные полосы на асфальте. Впрочем именно объяснение необходимости поворота колес автомобиля на разный угол хорошо объяснено во многих источниках.
А теперь перейдем к самому интересному, к дрифту. В дрифте машина едет боком, под углом к оси траектории, и если мы рассмотрим автомобиль со сток Аккерманом, то мы увидим, что машина едет боком, а колеса ее смотрят в разные стороны, и находятся в огромном отрицательном схождении, последствия этого – сильный износ передних колес именно в дрифте, сильное сопротивление качению на морде, оттого падение темпа и ухудшение управляемости. Если мы убираем угол Аккермана и ставим сошки параллельно, то при движении боком колеса стоят параллельно, износа передних колес при движении в дрифте практически не будет (в отличии от гражданской эксплуатации такой машины), сопротивления качению не будет, скорость ощутимо вырастет. Казалось бы все просто и понятно, но не тут то было, ведь в дрифте машина едет по обратной дуге, а значит колеса опять надо поворачивать на разный угол, но уже наоборот, т.к. машина поворачивает в обратную сторону. Колеса смотрят вправо, а машина едет по левой дуге. И принципы расчета угла Аккермана тут точно такие же, только считать надо от центра дуги, поставив машину боком, таким образом угол Аккермана будет отрицательным (Рис 3). Но если для прямолинейного движения угол Аккермана постоянен, то для движения в заносе он будет зависеть от угла заноса, от радиуса поворота, т.е. невозможно сделать идеально. Можно прикинуть конфигурацию типовой трассы, и посчитать радиусы наиболее распространенных дуг и настроить на них. И то, если мы расчитаем угол так, что колеса будут идти по идеальной дуге на повороте радиусом 50 м, в угле заноса 35°, то при проваливании в угол 50°, идиллия нарушится. Вот так все непросто с отрицательным углом Аккермана, который так любят в вайс фабе)).
Про непосредственно расчет правильного угла речи не веду, это чистой воды геометрия, пусть ею занимаются производители, мы все равно все это херим) Как поймать нулевой угол смысла писать нет, т.к. все подвески разные, но в любом случае точка крепления рулевого наконечника к сошке будет параллельна оси поворота колес. Другими словами, расстояние между сошками равно расстоянию между осями поворота колес, но т.к. ось поворота редко строго вертикальна, то расстояние надо мерять именно на уровне расположения сошки.
Итоги:
— сток Аккерман в дрифте –отстой,
— лучше всего ехать в заносе с нулевым Аккерманом, а в идеале надо делать очень маленький отрицательный угол, но он будет подходить только поворотам определенного радиуса.
— если машина используется в повседневной эксплуатации с периодическими прохватами боком – лучше уменьшить Аккерман в 2-3 раза, но оставить его положительным.
— не всегда теория работает на практике и надо экспериментировать с разными углами, все машины разные, стиль пилотирования тоже отличается, поэтому вообще все настройки подвески надо подбирать индивидуально.
Прошу уважать труд автора и не воровать текст)
Угол Аккермана
Онлайн калькулятор
Длина колёсной базы:
Y =
Расстояние между осями поворота колёс:
X =
Принцип Аккермана. Теория
Что такое угол Аккермана
Угол Аккермана – это угол установки рулевых рычагов (сошек) при котором, в повороте, обеспечивается разница в углах поворота передних колёс.
Например, если автомобиль поворачивает направо, то его правое колесо, по принципу Аккермана, должно быть повёрнуто больше чем левое, так как оно идёт по меньшему радиусу.
Точной геометрии Аккермана можно достичь, установив рулевые рычаги таким образом, чтобы можно было провести прямую линию через три точки:
Не соблюдение принципа Аккермана может привести к ухудшению управляемости автомобиля и быстрому износу шин.
Как рассчитать угол Аккермана
Так как в реальности провести прямую линию через вышеупомянутые три точки затруднительно, углы Аккермана можно рассчитать, зная длину колёсной базы автомобиля (Y) и расстояние между осями поворота колёс (X).
Формулы
Пример
К примеру посчитаем углы α и β для автомобиля с колёсной базой Y = 230см и расстоянием между осями поворота колёс (шкворнями, шаровыми опорами. ) X = 112 см:
∠α = arctg (0.5 ⋅ 112 / 230) = arctg (0,243) ≈ 13.65°
∠β = arctg (230 / (0.5 ⋅ 112)) = arctg (230 / 56) = arctg (4,107) ≈ 76.31°
Угол Аккермана
На заре машиностроения колеса на транспортные средства устанавливались без учета центробежной, прижимной силы. Неправильная геометрия значительно затрудняла перемещение по кривой траектории, управляемость была посредственная. Рудольф Аккерман – ученый, который решил данную проблему путем настройки разных углов на управляемых колесах. Сегодня про азы настройки подвески известно каждому автолюбителю. Про угол Аккермана же знают только профессионалы.
Что это такое?
При прохождении поворотов, колеса с левой и правой стороны проходят разный путь. Расстояние для внутренних (расположенных со стороны поворота) гораздо меньше, чем для внешних. Если угол выворота будет одинаковым, то внутреннее колесо будет скользить по дороге. Это не только повысит износ покрышки, но и снизит контроль над поведением машины. Чтобы решить данную проблему, подвеска настраивается таким образом, чтобы внутреннее колесо имело больший угол поворота, чем внешнее.
Разница между углами для управляемых колес в повороте и есть угол Аккермана. Он обеспечивает стабильное управление, снижает нагрев резины и исключает снос. Достигается это наклонным расположением рулевых рычагов. Это позволяет поддерживать разницу углов в повороте, но сохранять идентичность при прямолинейном движении.
У разных производителей применяется различные методы организации рулевого управления, однако у всех принцип действия одинаков. Независимо от комплектации, стандартное управление состоит из следующих элементов:
Принцип работы достаточно прост. При прямом расположении управляемой пары, углы равны. При движении рулем в сторону, рулевая рейка смещается в горизонтальной плоскости в сторону поворота. Рулевая сошка толкает тягу, что повышает выворот колеса. Поэтому внутреннее всегда проходит меньший путь, чем внешнее.
Также как и развал-схождение или кастер, угол Аккермана может быть трех видов:
Настройки для спортивных болидов
На стандартных автомобилях, предназначенных для повседневного использования, всегда устанавливается положительный показатель. Делается из соображения повышения безопасности и экономичности эксплуатации.
Требования для спортивных авто отличаются от обычных, поэтому и настройки здесь иные. Угол Аккермана в дрифте устанавливается либо нулевой, либо отрицательный. Объясняется это необходимостью прохождений поворотов в заносе. Если будет применено стандартное расположение рулевых сошек, то передние колеса будут тормозить, а резина приходить в негодность после нескольких кругов.
Выставление нулевого показателя приведет к тому, что в повороте управляемые колеса будут параллельны друг другу. А так как при заносе управляемая ось смотрит не в сторону поворачивания, а в противоположную, то это значительно снизит силу трения. Это уменьшает износ резины, прибавляет скорости. Однако наиболее подходящим считается отрицательный угол Аккермана. Но подобрать оптимальное значение сложно. Ведь степень заноса — величина динамическая. Обычно настройка производится под каждую отдельную трассу, исходя из средних предполагаемых значений.
Угол Аккермана
На заре машиностроения колеса на транспортные средства устанавливались без учета центробежной, прижимной силы. Неправильная геометрия значительно затрудняла перемещение по кривой траектории, управляемость была посредственная. И угол аккермана — важная часть этой истории.
Цель геометрии Родольфа Аккермана — избежать того, чтобы шины скользили вбок при движении по кривой. Геометрическое решение состоит в том, что все колеса имеют оси, расположенные по радиусам окружностей с общей центральной точкой. Поскольку задние колеса зафиксированы, эта центральная точка должна находиться на продолженной линии от задней оси. Пересечение осей передних колес на этой линии также требует, чтобы внутреннее переднее колесо при повороте поворачивалось на больший угол, чем внешнее колесо.
Простую аппроксимацию геометрии рулевого управления Родольфа Аккермана можно получить, переместив точки поворота рулевого управления внутрь так, чтобы они лежали на линии, проведенной между поворотными шкворнями и центром задней оси. Точки поворота рулевого управления соединены жесткой штангой, называемой поперечной рулевой тягой, которая также может быть частью рулевого механизма, например, в виде рейки и шестерни. С геометрией Родольфа Аккермана при любом угле поворота центральная точка всех окружностей, нарисованных всеми колесами, будет находиться в одной общей точке. Обратите внимание, что это может быть сложно реализовать на практике с простыми связями,
Современные автомобили не используют рулевое управление Родольфа Аккермана, отчасти потому, что оно игнорирует важные динамические эффекты и эффекты соответствия, но этот принцип полезен для маневров на низкой скорости. Некоторые гоночные автомобили используют обратную геометрию Родольфа Аккермана, чтобы компенсировать большую разницу в угле скольжения между внутренними и внешними передними шинами при прохождении поворотов на высокой скорости. Использование такой геометрии помогает снизить температуру шин при прохождении поворотов на высоких скоростях, но ухудшает характеристики на низких скоростях.
Принцип Аккермана в рулевом управлении
Принцип Аккермана определяет геометрию рулевого управления, которая применима для любых транспортных средств, с целью обеспечения корректного угла поворота рулевых колес при прохождении поворота или кривой. До того, как принцип был разработан, транспортные средства того времени (с лошадиной тягой) были снабжены параллельными рулевыми рычагами и страдали от плохих характеристик рулевого управления. Рудольф Аккерман известен разработкой принципа использования наклонных рулевых рычагов, который устраняет эту проблему рулевого управления в транспортных средствах.
Почему и как?
Рисунок изображает автомобиль, идущий через поворот (в данном случае, поворот бесконечен). Красные линии изображают путь, по которому движутся колеса. Вы можете заметить, что внутренние колеса автомобиля следуют по окружности меньшего диаметра, чем внешние колеса.
Если оба колеса повернуты на одинаковую величину, внутреннее колесо будет скрестись по дороге (будет скользить боком) и будет снижать эффективность рулевого управления. Это скольжение колеса, которое также создает нежелательный нагрев и износ колеса, может быть устранено с помощью поворота внутреннего колеса на больший угол, чем угол поворота внешнего колеса.
Различие в углах внутреннего и внешнего колес может быть лучше понято путем изучения рисунка, где помечены внутренний и внешний радиусы, по которым движутся каждое из колес. Внутренний радиус (Ri) и внешний радиус (Ro) зависят от ряда факторов, включая ширину автомобиля и крутизну поворота, который собирается пройти автомобиль.
Следовательно, величины углов рычагов не определяются этими линиями, они определяются расстояниями, показанными в последующих разделах «Увеличенный», «Уменьшенный» и «Точный угол Аккермана» в рулевом управлении.
Расположение обоих колес в надлежащем направлении движения обеспечивает стабильное управление без чрезмерного износа и нагрева каждого из колес.
Очевидно, что при повороте одного из колес более, чем другого, вы рассогласовываете направление колес и вам нужно это сделать в то же время обеспечивая прямое направление обоих колес, когда автомобиль не поворачивает. Для обеспечения этого, необходимо, чтобы рассогласование направления росло от нулевого значения (колеса направлены прямо вперед) до точки, в которой существует значительное различие в углах между обоими колесами (при максимальном повороте колес).
Углы рулевых рычагов
Создание рассогласования колес достигается путем комбинации угла и длины рулевых рычагов. Ниже вы сможете увидеть несколько рисунков, которые приводят примеры использования параллельных и наклонных рулевых рычагов, для демонстрации того, почему необходимо использовать принцип Аккермана в рулевом управлении.
Параллельные рулевые рычаги
На этом рисунке рулевые рычаги направлены прямо и параллельно боковым сторонам автомобиля, что создает ситуацию, в которой перемещение рулевого сервопривода приводит к равному угловому перемещению колес.
Почему происходит это равное угловое перемещение можно увидеть, изучив рисунок слева, на котором нарисована красная окружность для демонстрации того, как боковое перемещение рулевого рычага преобразуется в круговое перемещение. Так как шарнир рулевого рычага (A) выровнен по вертикали с осью поворота колеса (B), когда колесо указывает прямо вперед, то одинаковые перемещения влево или вправо перемещают шарнир рулевого рычага на одинаковую вертикальную дистанцию от начального положения.
Наклонные рулевые рычаги
На этом рисунке рулевые рычаги наклонены внутрь для создания возможности различной степени изменения углов поворота колес. Это является основой принципа Аккермана и создает неравное угловое перемещение колес.
Почему происходит это неравное угловое перемещение можно увидеть на рисунке, на котором отображено относительное положение шарнира рулевого рычага (A) на красной окружности, чтобы показать как шарнир рулевого рычага движется вокруг оси поворота колеса (B).
Так как рулевой рычаг наклонен, шарнир рулевого рычага (A) не выровнен по вертикали с осью поворота колеса (B), когда колесо указывает прямо вперед, и находится на части пути по окружности. Из-за этого, правое движение рулевого рычага вызывает большее перемещение шарнира рулевого рычага в вертикальном направлении, чем это имеет место при левом перемещении рулевого рычага.
Вышеприведенный умышленно подчеркнутый пример в результате приводит к угловому различию между колесами в диапазоне этого рисунка, тогда как пример с параллельными рулевыми рычагами будет обеспечивать одинаковые углы поворота колес с обоих сторон.
Увеличенный, уменьшенный и точный угол Аккермана в рулевом управлении
Это часто употребляемые термины в спортивном моделировании и они относятся к величине разницы в углах колес относительно точной геометрии угла Аккермана в рулевом управлении.
На рисунке изображена точная геометрия угла Аккермана в рулевом управлении. Это определяется наклоном рулевых рычагов таким образом, чтобы линии, проведенные через ось поворота колеса и шарнир рулевого рычага, пересекались в центре линии задней оси.
Так как это обеспечивает точную геометрию угла Аккермана в рулевом управлении, то в этом случае отсутствует изменение угла схождения на внутреннем колесе (направление колеса совпадает с направлением окружности), что можно увидеть на рисунке.
В настройке рулевого управления может быть использован увеличенный угол Аккермана, что включает в себя регулировку положения шарниров рулевых рычагов, чтобы линии, проведенные через ось поворота колеса и шарнир рулевого рычага, пересеклись перед центром задней оси.
Такая геометрия рулевого управления позволяет достичь увеличенного углового различия между повернутыми колесами, что приводит к тому, что внутреннее колесо пытается следовать по окружности меньшего диаметра, чем это имеет место в действительности. Этот эффект можно наблюдать на рисунке выше и он вызывает расхождение на переднем внутреннем колесе.
В настройке рулевого управления может быть использован уменьшенный угол Аккермана, что включает в себя регулировку положения шарниров рулевых рычагов, чтобы линии, проведенные через ось поворота колеса и шарнир рулевого рычага, пересеклись позади центра задней оси.
Такая геометрия рулевого управления позволяет достичь сниженного углового различия между повернутыми колесами, что приводит к тому, что внутреннее колесо пытается следовать по окружности большего диаметра, чем это имеет место в действительности. Этот эффект можно наблюдать на рисунке выше и он вызывает схождение на переднем внутреннем колесе.
Длина рычагов рулевого управления
Так как рулевые рычаги являются рычагами, их длина является более или менее свободной величиной, но она ограничена зазорами и доступным пространством в модели.
Величина перемещения, которая может осуществляться узлом сервопривод/тяги рулевого управления является также основным фактором, который вы должны учитывать при размышлениях о моментах вращения рычагов с различной длиной.
Как угол схождения влияет на углы Аккермана
Взаимодействие между углом схождения и углом Аккермана
Этот раздел описывает взаимодействие между углами Аккермана и углами схождения.
Примечание:
В последующих разделах приведены различные настройки, которые могут быть применены к модели автомобиля, но нужно учесть тот факт, что углы схождения могут быть установлены в любой угол и поэтому возможно бесконечное число вариантов
Точный угол Аккермана вместе со схождением
В этом примере автомобиль обладает схождением передних колес и точным углом Аккермана.
Когда колеса поворачиваются, это заканчивается схождением обоих колес по отношению к круговым траекториям, по которым они следуют.
Точный угол Аккермана вместе с расхождением
В этом примере автомобиль обладает расхождением передних колес и точным углом Аккермана.
Когда колеса поворачиваются, это заканчивается расхождением обоих колес по отношению к круговым траекториям, по которым они следуют.
Увеличенный угол Аккермана вместе со схождением
В этом примере автомобиль обладает схождением передних колес и увеличенным углом Аккермана.
Когда колеса поворачиваются, это заканчивается схождением внешнего колеса и параллельностью внутреннего колеса по отношению к круговым траекториям, по которым они следуют.
Как упоминалось выше, угол поворота колес зависит от величины угла Аккермана и величины угла схождения. Углы на этом рисунке будут корректны только в том случае, если угол схождения равен по величине углу, который создает геометрия Аккермана.
Увеличенный угол Аккермана вместе с расхождением
В этом примере автомобиль обладает расхождением передних колес и увеличенным углом Аккермана.
Когда колеса поворачиваются, это заканчивается расхождением обоих колес по отношению к круговым траекториям, по которым они следуют.
Уменьшенный угол Аккермана вместе со схождением
В этом примере автомобиль обладает схождением передних колес и уменьшенным углом Аккермана.
Когда колеса поворачиваются, это заканчивается схождением обоих колес по отношению к круговым траекториям, по которым они следуют.
Уменьшенный угол Аккермана вместе с расхождением
В этом примере автомобиль обладает расхождением передних колес и уменьшенным углом Аккермана.
Когда колеса поворачиваются, это заканчивается расхождением внешнего колеса и параллельностью внутреннего колеса по отношению к круговым траекториям, по которым они следуют.
Как упоминалось выше, угол поворота колес зависит от величины угла Аккермана и величины угла схождения. Углы на этом рисунке будут корректны только в том случае, если угол схождения равен по величине углу, который создает геометрия Аккермана.