Вертикальная сила

Вертикальная нагрузка, Fz, действует на колесо вертикально вверх и по конвенции SAE считается положительной силой. Из-за  наклона оси управления, Fz имеет компоненту, действующую так, чтобы создавать момент, пытающийся управлять колесом. Этот момент возникает из-за угла отклонения от вертикали и угла бокового наклона. Предполагая малые углы и пренебрегая развалом колеса, так как оно поворачивает, общий момент из-за этих двух факторов может быть аппроксимирован следующим образом:

MV = - (Fzl+Fzr) d sin λ sin δ + (Fzl - Fzr) d sin ν cos δ

(8-4)

где:

MV = Общий момент от левого и правого колеса

Fzl, Fzr = Вертикальная нагрузка на левое и правое колесо

d = Боковое смещение на уровне земли

λ = Угол бокового наклона

δ = Угол управления

ν = Угол отклонения оси от вертикали

Первое выражение в правой части этого уравнения зависит от угла бокового наклона, а последнее - от угла отклонения от вертикали. Источник каждый из этих моментов наиболее легко визуализируем при рассмотрении последствий наличия угла бокового наклона и угла отклонения от вертикали по отдельности.

Когда колесо управляется, вертикальная сила, действующая при угле бокового наклона, изображённая на Рисунке 8.11, создаёт компонент силы синуса угла, Fzr sin λ, который незначительно действует сбоку на плечо момента "d sin δ". Этот момент равен нулю при нулевом угле поворота. При наличии угла поворота эти моменты как на левом, так и правом колесе действуют совместно, создавая центрирующий момент, как показано на Рисунке 8.12. Этот суммарный момент пропорционален нагрузке, но независим от дисбаланса нагрузки слева и справа. Во время управления обе стороны транспортного средства приподнимаются, создавая эффект, который часто описывается как источник центрирующего момента.

Рис. 8.11. Момент, создаваемый вертикальной силой, действующей при угле бокового наклона.

Рис. 8.12. Крутящие моменты рулевого управления, связанные с углом бокового наклона.

•Крутящий момент = - (Fzl+Fzr) d sin λ sin δ

•При рулении ось приподнимается

•Не зависит от разности нагрузки слева и справа

•Градиент крутящего момента зависит от:
- смещения колеса на уровне земли
- угла наклона
- нагрузки на мост

Угол отклонения от вертикали приводит к компоненте силы синуса угла, Fzr sin ν, который оказывает незначительное воздействие  вперёд на плечо момента "d cos δ", как показано на Рисунке 8.13. Эти моменты на левом и правом колесе имеют противоположные направления, как показано на Рисунке 8.14, и, как правило, балансируются через передаточные соединения рулевого управления. Этот баланс зависит от равенства нагрузки на правое и левое колесо. Таким образом, нагрузка и угол отклонения от вертикали может повлиять на схождение колеса, и дисбаланс из-за асимметрии нагрузки или геометрии может привести к уводящей тяге. При наличии угла поворота одна сторона моста приподнимается, а другая опускается, так что создаваемый суммарный момент зависит также от поперечной угловой жёсткости передней подвески, так как это влияет на нагрузку на левое и правое колесо.

Fig. 8.13 Moment produced by vertical force acting on caster angle

Рис. 8.14. Крутящие моменты рулевого управления, связанные с углом отклонения от вертикали.

•Крутящий момент = (Fzl - Fzr) d sin ν cos δ

•При рулении мост кренится

•Чувствителен к дисбалансу нагрузки слева и справа (асимметрия нагрузки или рессор)

•Градиент крутящего момента зависит от:
- смещения колеса на уровне земли
- угла отклонения оси от вертикали
- разницы нагрузки слева и справа в поворотах
  * поперечной угловой жёсткости передней и задней подвески
  * высоты центра крена подвески
  * высота центра тяжести
  * уровня бокового ускорения