Введение
Угол между вертикальной осью и осью поворота управляемого колеса, в боковой проекции.
Угол продольного наклона оси поворота (или угол кастора) – это угловое отклонение оси поворота управляемого колеса от вертикальной оси этого колеса в автомобиле, мотоцикле, велосипеде, другом транспортном средстве или судне, при взгляде сбоку. Ось поворота в автомобиле с двухшаровым шарнирным подвесом – это воображаемая линия, проходящая через центр верхнего шарового шарнира к центру нижнего шарового шарнира, или через центр цапфы для транспортных средств с цапфой. Продольный наклон оси поворота способствует самоцентрированию колеса и может быть реализован либо смещением оси поворота, либо углом продольного наклона. Смещение оси поворота перемещает ось поворота вперед относительно оси вращения колеса, как, например, передние колеса тележки для покупок. Угол продольного наклона отклоняет ось поворота от вертикали. В автоспорте угол продольного наклона может регулироваться для оптимизации управляемости автомобиля на конкретной трассе. Все это относится к передним колесам.
История
Артур Кребс предложил разместить переднюю ось автомобиля под положительным углом продольного наклона в своем британском патенте 1896 года под названием «Улучшения в механически приводимых в движение транспортных средствах». В нем он указал, что это сделано «для обеспечения устойчивости направления посредством специальной конструкции передней тележки, то есть для автоматического восстановления параллельности двух осей транспортного средства, когда нет тенденции удерживать их в каком-либо другом направлении, или после того, как временное усилие вызвало их отклонение от этой параллельности. [ ] Ось передней тележки расположена на подходящем расстоянии позади проекции оси поворотного пальца, чтобы обеспечить вышеупомянутую устойчивость направления».
Положительный угол кастинга
Рулевая ось наклонена таким образом, что линия, проходящая через неё, пересекает дорожное полотно немного впереди центра пятна контакта шины с дорогой на расстояние, называемое продольным выносом. Это необходимо для обеспечения некоторой степени самоцентрирования рулевого управления – колеса стремятся выровняться, следуя за осью поворота. Это облегчает управление автомобилем и повышает его курсовую устойчивость (снижая склонность к уводу). Чрезмерный угол кастора делает рулевое управление более тяжелым и менее отзывчивым, хотя в гонках большие углы кастора используются для улучшения изменения развала в поворотах. Угол кастора более 7 градусов при использовании радиальных шин является распространенным. Для компенсации эффекта подъема, возникающего из-за большого угла кастора, обычно требуется усилитель руля. В некоторых случаях регулировки передней подвески требуется разный угол кастора для правой и левой стороны. Это называется разным кастором, а разница между ними – развалом кастора. Также может быть задан развал, но обычно не одновременно с разным кастором.
Следующий или следующий
Рулевая ось (красная пунктирная линия на диаграмме выше) не обязана проходить через центр колеса, поэтому угол продольного наклона оси поворота (кастер) можно установить независимо от поперечного смещения оси поворота (трейла), которое представляет собой расстояние между точкой пересечения рулевой оси с землей в боковой проекции и точкой непосредственно под осью колеса. Угол кастера и трейл оказывают влияние на управляемость, хотя и по-разному: кастер способствует демпфированию, а трейл обеспечивает "чувство" и самовозврат. Колесо кастера на тележках для покупок – это крайний случай, когда система не демпфируется, но остается стабильной, поскольку колесо колеблется вокруг "правильного" направления. Эта конструкция имеет относительно большое значение трейла, но отсутствует кастер, что позволяет изменять направление с минимальным усилием. В этом случае боковые силы, действующие на шину, прикладываются не в центре пятна контакта, а в точке позади его центра. Это расстояние называется пневматическим трейлом и изменяется в зависимости от скорости, нагрузки, угла поворота руля, типа поверхности, типа шины, давления в шине и времени. Хорошей отправной точкой является 30 мм позади центра пятна контакта.
Передняя линия
Когда передняя подвеска автомобиля отрегулирована, угол продольного наклона шкворня (кастер) настраивается для обеспечения самоцентрирования рулевого управления, что влияет на курсовую устойчивость автомобиля. Неправильные настройки кастера заставят водителя подруливать как при входе в поворот, так и при выходе из него, что затруднит движение по прямой.
Двухколесные транспортные средства
В контексте велосипедов и мотоциклов, угол продольного наклона вилки чаще называют "угол рулевой колонки", "угол наклона вилки" или "наклон и продольный след", особенно в американском английском языке. Термины "кастер" или "угол кастера" по-прежнему преобладают в британском английском языке. Некоторые производители велосипедов называют углом, образуемым механическим следом в центре колеса, кастером.