Принцип Аккермана (принцип разности углов поворота колёс)

Некоторые внимательные автовладельцы, припарковав авто с вывернутым рулём, с ужасом обнаруживают, что колёса смотрят слегка в разные стороны. Первая мысль – нарушена геометрия передней подвески. На самом же деле, у всех гражданских машин (о спортивных – разговор отдельный) колёса в повороте всегда смотрят в разные стороны.

 

Классическая ситуация на классической машине - хорошо видно, что левое колесо повернуто на больший угол


Допустим, руль повернут направо. В этом случае правое колесо (внутреннее, потому что оно находится «внутри» поворота) будет повернуто сильнее, чем левое (внешнее). Всему виной этому – увеличенный угол Аккермана. Попробуем разобраться, кто такой Аккерман, и что у него за угол…

На самом деле правильно было бы назвать этот самый угол именем Георга Ланкеншпрегера – баварского (да-да!) инженера начала 19 века из Мюнхена. В 1817 году он запатентовал в Германии принцип рулевого привода для конных экипажей. Однако весь мир узнал об этой технологии от агента изобретателя – Рудольфа Аккермана, который запатентовал ее в Англии – на тот момент наиболее передовой промышленной державе.

Какую же проблему решил герр Ланкеншпрегер? Как мы знаем, поворот колёс обеспечивают поворотные рычаги, которые приводит в движение рулевой механизм. Изначально рычаги были расположены параллельно направлению движения повозки, то есть прямо. При повороте они обеспечивали одинаковый угол поворота левого и правого колёс. На первый взгляд, это логично. Но только на первый.

На картинке изображен автомобиль, катающийся по кругу с вывернутым рулем. Обратите внимание на следы от колес. Внутреннее колесо «нарисовало» меньшую окружность, чем внешнее! Если бы углы поворота были одинаковыми, то внутреннее колесо стремилось бы прочертить точно такую же окружность, как и внешнее. И у него бы это получилось, если бы колёса не были привинчены к автомобилю.

 

Хорошо заметно, что правое колесо повернуто на больший угол

 

Поэтому в реальности внутреннему колесу, повёрнутому на угол внешнего, придётся скользить боком. Стоит ли говорить, что поворачиваемость в этом случае будет неважная? Не говоря уже о том, что резина сотрётся очень быстро.

Ланкеншпрегер добился того, что рулевой привод обеспечивал поворот внутреннего колеса на больший угол, чем внешнего. За счет чего ему это удалось? За счет размещения рулевых рычагов под углом. Сложно сказать теперь, из чего конкретно состоял рулевой привод конных экипажей 19 века, но в современном автомобиле рулевой рычаг – это элемент, соединяющий рулевую тягу со ступицей колеса. Если посмотреть на рычаги сверху, то они будут «завалены» к центру кузова. То есть расстояние между точками крепления рычагов со ступицами будет больше, чем между точками крепления рычагов наконечниками рулевых тяг. Если между этими точками прочертить воображаемые линии, получим трапецию, где нижнее основание длиннее верхнего (вспоминаем школьный курс геометрии).

 

Верхние точки трапеции - крепления наконечников рулевых тяг, нижние - крепления ступиц. Красным выделены "заваленные" рулевые рычаги

 

Такая конструкция как раз обеспечивает разные углы поворота колёс. Причем чем сильнее отклонен руль от «нуля», тем сильнее будет разница углов. И всё это – простейшая механика 200-летней давности. Поэтому все автомобили изначально оснащались рулевым приводом, сделанным по «принципу Аккермана» (герра Ланкеншпрегера, увы, забыли).

 

Наглядная разница углов поворота колес

 

И всё-таки, что же такое угол Аккермана? Чтобы понять это, снова представим себе ходовую часть автомобиля, вид сверху. Прочертим воображаемую линию через крепеж рулевого рычага со ступицей, через рулевой наконечник, и далее назад. Угол Аккермана – это угол между этими самыми линиями в месте их пересечения.

Если линии пересеклись аккурат на задней оси автомобиля, то угол Аккермана считается «точным». В этом случае правое и левое колесо будут стремиться прочертить одинаковые окружности при повороте.

 

Угол, образованный сиреневыми линиями - точный угол Аккермана

 

В этом случае мы достигнем желаемого результата: внутреннее колесо стремится нарисовать меньшую окружность, как ему и надлежит. Так сконструирована подвеска любого современного гражданского автомобиля. Цель – хорошая управляемость, отсутствие бокового скольжения и нормальный износ резины. 

В заключение – пару слов о спортивных авто. На большинстве машин для дрифта угол Аккермана отсутствует - то есть, трапеция, нарисованная выше, становится прямоугольником, и это оправдано. Дело в том, что в дрифте автомобили ездят боком, скользя задней осью. Передние же колёса в этом случае повернуты не внутрь поворота, как это происходит при обычной езде, а наружу, либо вовсе находятся в нулевом положении. Нормальный, "гражданский" угол Аккермана при дрифте будет вызывать потерю скорости и ускоренный износ резины - именно поэтому его ликвидируют, делая колеса параллельными в повороте, что помогает снизить их износ и потерю скорости. Доработка угла Аккермана – один из основных этапов тюнинга ходовой части для дрифта, наряду с увеличением предельного угла поворота колес.

 

 

KnowCar - понятная энциклопедия по устройству автомобилей, где сложное описано простым языком, с иллюстрациями и видео, а статьи рассортированы по разделам. Энциклопедия в процессе наполнения. Если есть вопросы или предложения, свяжитесь с командой. Все контактные данные - внизу сайта.