Η γεωμετρία των τροχών του αυτοκινήτου

Όπως όλοι γνωρίζουμε, οι τροχοί των αυτοκινήτων δεν είναι ποτέ παράλληλοι μεταξύ τους, ούτε κάθετοι στο δρόμο, όσο και αν αυτό δεν φαίνεται εκ πρώτης όψεως.

Η θέση τους έχει άμεση επίδραση στη δυναμική συμπεριφορά του οχήματος είτε κινείται ευθεία είτε στρίβει ή φρενάρει.

Οι σχετικές τιμές της γεωμετρίας των τροχών, που ο κάθε κατασκευαστής έχει ορίσει για το κάθε αυτοκίνητο, αποτελούν το μέσο όρο που συνδυάζει τον εύκολο χειρισμό του με την ασφάλεια σε όλες τις κυκλοφοριακές συνθήκες, και την άνεση των επιβαινόντων, συμβάλλοντας στη μακροζωία των ελαστικών και την οικονομία σε καύσιμα.

Η προσοχή των σχεδιαστών στρέφεται στη γεωμετρία των μπροστινών τροχών, αφού ο πολλαπλός τους ρόλος στην ευθεία κίνηση, τη στροφή, το φρενάρισμα, αλλά και την έλξη (στην πλειοψηφία των σύγχρονων αυτοκινήτων) περιπλέκει το θέμα.

Με τον όρο σύγκλιση (Εικ.1)http://www.in.gr/auto/symboules/GEOMETRIA_EIK1.jpgορίζουμε το πόσο οι τροχοί συγκλίνουν κατά την κίνηση του αυτοκινήτου προς τα εμπρός. Αντίθετος όρος είναι η απόκλιση. Ανάλογα με το σχεδιασμό του οχήματος οι τροχοί συγκλίνουν ή αποκλίνουν. Κατά βάση, όταν το αυτοκίνητο επιταχύνει οι μπροστινοί τροχοί συγκλίνουν, ενώ κατά το φρενάρισμα αποκλίνουν. Υπερβολικές τιμές σύγκλισης προκαλούν την αστάθεια του αυτοκινήτου στην ευθεία κίνηση και την ευαισθησία του στο στρίψιμο (κλείνοντας περισσότερο την τροχιά του προς το εσωτερικό της στροφής) με απρόβλεπτες συνέπειες. Υπερβολική απόκλιση έχει ως αποτέλεσμα την τάση του αυτοκινήτου να διατηρεί την ευθεία του πορεία με αποτέλεσμα το «βαρύ» τιμόνι, την άρνησή του να στρίψει και την αστάθειά του στο φρενάρισμα.

Η γωνία κάστερ (Εικ.2)http://www.in.gr/auto/symboules/GEOMETRIA_EIK2.jpg βοηθά τον τροχό να διατηρεί τη θέση του ως προς την ευθεία κίνηση και το φρενάρισμα του οχήματος προσδίδοντας ευστάθεια, αλλά και την ομαλή επαναφορά του τροχού στην αρχική του θέση μετά τη στροφή. Η μειωμένη τιμή έχει τις αντίθετες επιπτώσεις, ιδιαίτερα στο φρενάρισμα, ενώ η υπερβολική τιμή κάνει το τιμόνι «βαρύ», με αποτέλεσμα την άρνηση του αυτοκινήτου να στρίψει.

Η γωνία κάμπερ (Εικ.3)http://www.in.gr/auto/symboules/GEOMETRIA_EIK3.jpg συντείνει στην ευστάθεια του αυτοκινήτου τόσο στην ευθεία όσο και στις στροφές. Επιπρόσθετα, στις στροφές η (αρνητική) γωνία κάμπερ διατηρεί την πλήρη επαφή του πέλματος των ελαστικών των εξωτερικών τροχών με το δρόμο.

Στους πίσω τροχούς, η σύγκλιση μειώνει την τάση του πίσω μέρους να «φύγει» προς το εξωτερικό της στροφής (υπακούοντας στη φυγόκεντρο αντίδραση), ενώ η απόκλιση έχει το αντίθετο αποτέλεσμα, κάνοντας το αυτοκίνητο ευαίσθητο στις μεταβολές της τροχιάς. Ανάλογα με τη συμπεριφορά του μπροστινού μέρους του αυτοκινήτου, οι σχεδιαστές δίνουν και την αντίστοιχη ή μηδενική τιμή. Σε μερικές περιπτώσεις έχουν φροντίσει, με την κατάλληλη ελαστική παραμόρφωση της ανάρτησης των πίσω τροχών, την αλλαγή της κατεύθυνσής τους προς το εσωτερικό της στροφής (παθητική τετραδιεύθυνση).

Η γωνία κάμπερ στους πίσω τροχούς έχει τα ανάλογα αποτελέσματα με την αντίστοιχη των τροχών του μπροστινού μέρους, συνεισφέροντας στην ευστάθεια του αυτοκινήτου στην ευθεία και στις στροφές, ενώ η γωνία κάστερ δεν υπάρχει στους πίσω τροχούς.

Ένα αυτοκίνητο δεν θα μπορούσε να στρίψει, αν οι εσωτερικοί τροχοί δεν διέγραφαν τροχιά μικρότερης ακτίνας από τους εξωτερικούς, και μάλιστα με τον μπροστινό εσωτερικό τροχό να αποκλίνει του εξωτερικού, άσχετα με την όποια αρχική σύγκλιση ή απόκλιση των δύο μπροστινών τροχών κατά την ευθεία. Για το λόγο αυτό, οι μπροστινοί τροχοί όταν στρίβουν, διαγράφουν μία μικρή τροχιά γύρω από το σημείο που εδράζουν, έτσι ώστε η απόσταση μεταξύ των μπροστινών και πίσω τροχών (μεταξόνιο) εσωτερικά να είναι μικρότερη των εξωτερικών τροχών. Το τετράπλευρο που σχηματίζεται ονομάζεται τετράπλευρο του Ακερμαν (Εικ.4).
http://www.in.gr/auto/symboules/GEOMETRIA_EIK4.jpg


(Όλα αυτά, όπως γενικά αναφέρθηκαν, αποτελούν ένα κεφάλαιο που συνδυάζεται άμεσα με τη γυροσκοπική συμπεριφορά των τροχών, την ανάρτησή τους στο πλαίσιο, και τη δυναμική συμπεριφορά της μάζας του αυτοκινήτου σε κάθε μεταβολή της κινητικής του κατάστασης, θέματα που θα αναφερθούν αναλυτικότερα σε προσεχείς τεχνικές αναφορές).

Η γεωμετρία του αυτοκινήτου αποτελεί ένα σημαντικό παράγοντα της ενεργητικής του ασφάλειας. Είναι σκόπιμο να ακολουθούμε χωρίς παρέκκλιση τις τιμές που ο κάθε κατασκευαστής ορίζει, ελέγχοντάς τις τακτικά (ευθυγράμμιση), δεδομένου ότι η κακή κατάσταση των δρόμων καταπονεί το αυτοκίνητο, μεταβάλλοντας συχνά εκτός ορίων τις τιμές αυτές, με συνέπεια την ανασφαλή συμπεριφορά του.

Το σημαντικότερο είναι ότι η διαδικασία της ευθυγράμμισης πρέπει να είναι η τελευταία μιας σειράς ελέγχων που πρέπει απαραίτητα να προηγούνται. Προτού λοιπόν πάμε το αυτοκίνητό μας για ευθυγράμμιση, θα πρέπει να έχουμε ελέγξει τις ανοχές και την ελαστικότητα του συστήματος ανάρτησης τόσο στους τροχούς όσο και στα σημεία που εδράζουν στο αμάξωμα. Τυχόν φθορές και ανοχές εκεί θα έχουν ως αποτέλεσμα τις εκτός ελέγχου μεταβολές των γωνιών των τροχών, καθιστώντας την όποια σωστή ευθυγράμμιση άχρηστη.

Κατόπιν, σειρά έχει ο έλεγχος των ελαστικών για τυχόν φθορές, και η ζυγοστάθμισή τους (Εικ.5). http://www.in.gr/auto/symboules/GEOMETRIA_EIK5.jpgΕλαστικά με ανομοιόμορφη κατανομή μάζας, με φθορές από απότομα φρεναρίσματα, με ταλαιπωρημένο σκελετό από χτυπήματα στο δρόμο, στραβές ζάντες ή τιμόνι που «τρέμει» και τραβά δεξιά, αριστερά στην ευθεία, μας οδηγούν επίσης στο συμπέρασμα ότι η όποια ευθυγράμμιση των τροχών δεν θα έχει αποτέλεσμα. Ακόμη και αυτοκίνητο με καινούρια και ζυγοσταθμισμένα ελαστικά θα πρέπει να διανύσει πρώτα αρκετά χιλιόμετρα μέχρι τη στιγμή της συμπληρωματικής ζυγοστάθμισης και κατόπιν της τελικής ευθυγράμμισης, σε συνεργείο που το σχετικό μηχάνημα έχει υποστεί την κατάλληλη ρύθμιση (καλιμπράρισμα) ώστε να δείξει τις σωστές τιμές.

Δεν πρέπει να ξεχνάμε ότι το αυτοκίνητό μας πρέπει να «πηγαίνει» ακριβώς εκεί που του υποδεικνύουμε εμείς με το χειρισμό μας. Το αντίθετο θα ήταν επικίνδυνο για μας και τους συνεπιβάτες μας.

Πηγή in.gr