Я уверен, что все автовладельцы в начале своей автомобильной карьеры удивлялись, что после прохождения поворота можно отпустить руль, и он сам возвращается в «ноль». Я был не исключением. Со временем эта тема утихла в моей голове, но недавно в гаражах один сосед решил поднять этот вопрос: «А вы знаете, почему колеса возвращаются в ноль, если отпустить руль после поворота»? – начал умничать он.
Чтобы знать что ответить подобным «умникам», давайте постараемся по-простому разобраться в механике процесса поворота и поведение колес при этом. Буду стараться говорить простым языком, потому что сам не с первого раза «въехал» в этот механизм.
За счет чего руль возвращается?
Кто помнит конструкцию подвески, тот знает, что в ней нет никаких возвратных пружин. Кто-то вспомнит о гидроусилителе или электроусилителе руля, мол, они помогают колесам вернуться в начальное положение. На самом деле, во всем виновата подвеска, а точнее особенности её конструкции и физические силы. Давайте разберемся.
Что такое угол «кастера»
Ось поворота колес влево и вправо относительно дороги расположена не под 90 градусов, а под определенным углом – этот угол называют «углом кастера» или просто «кастер».
При вращении руля, сила передается на механизм рулевой рейки. За счет рулевых тяг, она поворачивает колеса в необходимую сторону. Вращение колеса происходит относительно определенной оси, называемой рулевой осью. На примере ниже, видно, что она полностью вертикальная относительно дороги.
В жизни это не так. В реальном автомобиле она немного наклонена. За счет этого отклонения от вертикали, колеса могут самостоятельно возвращаться в нулевое положение при прохождении поворота, если отпустить руль.
Так за счет чего происходит возврат руля?
За счет центробежной силы и угла кастера. Дело в том, что если продлить рулевую ось до поверхности дороги, то точка ее контакта с дорогой не будет совпадать с пятном контакта колеса с поверхностью.
Во время прохождения поворота, на колеса действует центробежная сила. Она направлена в центр поворота. То есть, она пытается притянуть колеса к внутреннему радиусу. Она действует на покрышку в точке её контакта с дорогой.
Так как, точка касания рулевой оси и поверхности дороги не совпадает с пятном контакта шины, то центробежная сила будет стараться повернуть ту часть колеса, где оно касается земли относительно рулевой оси. То есть, вернуть его в исходное положение. Это показано на картинке.
Важно. Если до завершения поворота отпустить руль, то он быстро вернется в нулевое положение и вы «вылетите» с дороги. Если после поворота отпустить руль, выйдя на прямолинейное движение, колеса сами не вернуться в исходное положение. Этот процесс происходит только тогда, когда вы проходите дугу поворота.
Чем больше угол кастера, тем больше вылет колес и меньше угол разворота. Он не регулируется, но на него может повлиять износ или поломка передней подвески. Его нарушение хорошо заметно на стенде схода-развала. За этим нужно следить, это напрямую влияет на безопасность движения.
Вторая версия
Благодаря наклону оси колес, когда поворачиваете руль, передняя часть машины немного приподнимается. Если отпустить рулевое колесо, то за счет массы автомобиля, оно будет стараться вернуться в начальное положение для движения по прямой траектории.
В старых моделях без усилителя руля, разница в углах наклона оси сильно ощущается. Если он маленький, то руль поворачивать легко, а после прохождения поворота он неохотно возвращается в исходное положение. При большом угле руль «тяжелый», а возвращается он с легкостью, даже приходится его придерживать в повороте.
Смог я вам доступно объяснить, почему колеса возвращаются самостоятельно в нулевое положение после поворота? – Пожалуйста, напишите в комментариях. Спасибо за внимание.