زاویه های میزان کردن چرخ-کمبر-کستر-تباعد – تقارب

زاویه های میزان کردن چرخ

  وضعیت هندسی جلوی خودرو   وضعیت هندسی جلو خودرو یا زاویه بندی چرخها رابطه بین زوایای چزخهای جلو، قطعات متص به چرخهای جلو و زمین است. شش عامل اساسی در وضعیت هندسی جلو خودرو دخیل اند (شکل 1 ). این عاملها عبارتند از ارتفاع سیستم تعلیق، کستر، کمبر، تباعد – تقارب چرخها، شیب محور فرمان و شعاع گردش. این عاملها بر نیروی لازم برای چرخاندن فلکه فرمان ، پایداری فرماندهی، کیفیت سفر و سایش لاستیک تاثیر می گذارند. عاملهای دیگری که بر میزان کردن چرخ موثرند عبارتند از انحراف فرمان ، ست بک و زاویه رانش. – ارتفاع سیستم تعلیق – ارتفاع سیستم تعلیق عبارت است از فاصله اندازه گیری شده از نقطه ای معین روی اتاق، شاسی یا سیستم تعلیق تا زمین.

شکل 1  شش عامل موثر در میزان کردن چرخ جلو

 اگر ارتفاع سیستم تعلیق صحیح نباشد، ممکن است بر زوایای سیستم فرمان و سیستم تعلیق میزان کردن چرخ اثر بگذارد. نادرست بودن ارتفاع سیستم تعلیق ممکن است نتیجه شکم دادن فنرهای لوله یا تمایل چرخ به طرف داخل یا خارج، نسبت به امتداد قائم، وقتی از سمت جلو خودرو به آن نگاه کنیم شکل 1 چرخی که بالای آن به طرف بیرون متمایل باشد کمبر مثبت + دارد. اگر تمایل چرخ به طرف داخل باشد ، کمبر منفی- دارد. مقدار تمایل چرخ یا زاویه کمبر را بر حسب درجه اندازه گیری می کنند. در بسیاری از خودرو ها، سیستم تعلیق چرخ را طوری تنظیم می کنند که چرخ اندگی به بیرون متمایل باشد کمبر مثبت در این حالت، وقتی بار یا سرنشین به خودرو اضافه می شود ، باید در جاده چرخها درامتداد مستقیم و با زاویه کمبر صفر بالا و پایین بروند در نتیجه تمام پهنای آج لاستیک با سطح جاده در تماس می ماند. اما در هنگام حرکت وضعیت کمبر صفر به ندرت پیش می آید وقتی لاستیک به برآمدگی سطح جاده می رسد و بالا می آید و زاویه کمبر منفی می شود. هنگامی که لاستیک به فرورفتگی سطح جاده می رسد و پایین می رود زاویه کمبر مثبت می شود . دلیل این پدیده نامساوی بودن طول طبقهای سیستم تعلیق است. تا وقتی خودرو در جاده تخت حرکت می کند ، به صورت ایدئال، هر دو چرخ باید زاویه کمبر مساوری هم داشته باشند اما در بسیاری از جاده ها وسط جاده از کناره های آن بالا تر است به دلیل این وضعیت، چرخ سمت راست کمی پایینتر از چرخ سمت چپ حرکت می کند. در نتیجه
مقدار کمی کمبر مثبت به چرخ سمت راست اضافه می شود به علاوه غالبا راننده تنها سرنشین خودرو است وزن راننده تمایل به کاهش کمبر مثبت چرخ سمت چپ دارد. به این دلایل معمولا کمبر چرخ سمت چپ را اندکی 4/1 درجه مثبت تر می گیرند. خودرو در جهت چرخی که بیشترین کمبر مثبت را دارد کشیده می شود . – در حین پیچیدن، نیروی گریز ازمرکز سبب قلتش اتاق می شود. منظور از قلتش اتاق کج شدن آن به طرف بیرون، در هنگام پیچیدن، است نیروهای جانبی که بر پایین لاستیکها وارد می شوند، سبب می شوند که بالای لاستیکها به طرف داخل پبچ متمایل شوند، در هنگام گردش به چپ شکل 2  نتیجه کمبر مثبت چرخ سمت چپ و کمبر منفی چرخ سمت راست است. – کمبر زاویه سایش لاستیک است. هر کمبری، مثبت یا منفی، می تواند سبب سایش سریع و نایکنواخت لاستیک شود. با کج شدن چرخ بار یک طرف سطح آجدار لاستیک افزایش می یابد و همان طرف لاستیک بیشتر ساییده می شود .اگر کمبر هر دو چرخ نادرست باشد فرمان سخت و ناپایدار می شود و به اصطلاح گیج می زند . کمبر نامساوی ممکن است در زدن فرمان در سرعتهای کم نقش داشته باشد. شکم دادن فنر ها ممکن است سبب تغییر کمبر شود وقتی فنر عقب شکم می دهد بر کمبر چرخ جلو ، طرف مخالف، اثر می گذارد به ازای هر 25 میلیمتر شکم دادن فنر عقب، کمبرچزخ جلو ممکن است تا 4/3 درجه تغییر کند. – شیب محور فرمان – محور فرمان خطی استکه چرخ جلو، برای فرمان گیری، حول آن نوسان می کند. در شکل 3 محور فرمان خطی استکه از مرکز سیبکها می گذرد سگدست فرمان حول این خط نوسان می کند تا چرخ را به چپ وراست بپیچاند. در سیستم تعلیق ستونی( شکل 3 ) ، محور فرمان خطی است که از مرکزتوپی سر کمک بالایی و سیبک پایین می گذرد. شیب محور فرمان عبارت است از تمایل روبه داخل محور فرمان، نسبت به امتداد عمودی، از دید ناظری که از جلو خودرو نگاه می کند شکل 3  این شیب زاویه بین خط عمودی و محور فرمان ، بر حسب درجه، است.

شکل 2 – تغییر کمبر در هنگام گردش به چپ

شکل 3 – شیب محور فرمان

 این تمایل رو به داخل به سه دلیل مطلوب است:

1. با صاف کردن
چرخها (برگرداندن آنها به امتداد مستقیم) پس از پایان پیچبه پایداری فرمان کمک می
کند. این خاصیت را برگشت پذیری فلکه فرمان می نامند.

2. نیروی لازم
برای چرخاندن فلکه فرمان را، به ویژه در صورت متوقف بودن خودرو، کاهش می دهد.

3. لاستیک سایی
را کاهش می دهد.

 شیب محور فرمان

به غلتش مستقیم و رو به جلو چرخهای جلو نیز کمک می کند. تمایل رو به داخل محورفرمان سبب می شود که در هنگام انحراف چرخها از امتداد مستقیم، جلو خودرو کمی بلندشود. وقتی چرخ جلو در امتداد مستقیم رو به جلو غلتش می کند، سر بیرونی میل سگدستدر بالاترین ارتفاع خود قرار می گیرد . وقتی سگدست فرمان ، نسبت به امتداد مستقیم منحرف می شود، سر بیرونی میل سگدست شروع به پایین آمدن می کند . دلیل این وضعیت آن است که میل سگدست و سگدست فرمان حول محور فرمان نوسان می کنند که خود به طرف داخل تمایل دارد .- اما لاستیک همواره با سطح جاده در تماس است و نمی تواند پایینتر برود. بنابراین سگدست، سیبکها، فنرها و اتاق خودرو بالا می روند . این بالا روی اندک است، در حدود 25 میلیمتر یا کمتر . اما برای آنکه وزن خودرو بتواند چرخها را
، پس از پایان پیچ، به وضعیت مستقیم برگرداند کافی است. این همان عملی است که سبب پایداری فرمان می شود . این خاصیت سبب می شود که چرخها در مقابل نیروهای اندکی که سعی می کنند انها را از امتداد مستقیم منحرف کنند مقاومت نشان دهند. – شیب محور  فرمان قابل تنظیم نیست. این شیب در طرح سگدست فرمان گنجانده شده است. اگر کمبر را بتوان مطابق مشخصات فنی تنظیم کرد، شیب محور فرمان معمولا درست است. وقتی شیب محور فرمان مطابق مشخصات فنی نباشد ، میل سگدست، سگدست فرمان ، سیبکها یا سایر قطعات خم یا ساییده می شوند . در این صورت باید قطعات معیوب را تعویض کرد. – انحراف فرمان – انحراف فرمان فاصله بین محور فرمان و خط مرکزی سطح تماس لاستیک ، در محل برخورد آنها با سطح جاده است (شکل 3 ). اگر محور فرمان سطح جاده را در داخل خط مرکزی  لاستیک قطع کند انحراف فرمان مثبت است . اگر این نقطه در خارج واقع شود (شکل 3 ) ، انحراف فرمان منفی است انحراف فرمان صفر به معنای آن است که محور فرمان و خط مرکزی لاستیک در سطح جاده با هم برخورد می کنند . – انحراف فرمان زاویه میزان کردن چرخ نیست و معمولا نمی توان آن را مستقیما اندازه گیری کرد. اما بر نیروی لازم برای چرخاندن فلکه فرمان ، پایداری و برگشت پذیری فرمان اثر می گذارد . خودروهای دیفرانسیل عقب که طول کمک – فنرهای جلو آنها نامساوی است معمولا انحراف فرمان مثبت دارند . خودروهای دیفرانسیل جلو که در سیستم تعلیق انها کمک – فنر به کار رفته است، معمولا انحراف فرمان منفی دارند (شکل3 ) در این حالت وقتی خودرو به طرف جلو می رود، چرخهای جلو تمایل به پیچیدن به طرف داخل پیدا می کنند. منفی بودن انحراف فرمان به حفظ پایداری امتداد حرکت خودرو، در هنگام ترکیدن لاستیک کمک می کند و در صورت خراب شدن یا قاپیدن ترمز جلو نیز کمک می کند که در هنگام ترمز گیری خودرو از مسیر مستقیم منحرف نشود . هر نیروی نا مساوی که به فرمان وارد شود، به طرف محور فرمان عمل می کند .- زاویه مجموع – زاویه مجموع عبارت است از زاویه کمبر به علاوه شیب محور فرمان (شکل4 ) .

شکل 4 – زاویه مجموع برابر است با مجموع زاویه کمبر و زاویه شیب محور فرمان . در شکل کمبر مثبی نشان داده شده است.

 این زاویه قابل تنظیم نیست. نامناسب بودن زاویه مجموع معمولا حاکیاز کج شدن میل سگدست یا میل کمک است.- کستر – کستر عبارت است از تمایل محور فرمانبه طرف جلو یا عقب خودروشکل 5 اگر این تمایل به طرف جلو باشد چرخ کستر منفی- دارد. اگر تمایل به طرف عقب باشد، چرخ کستر مثبت دارد شکل 5 کستر بر حسب درجه اندازه گیری می شود.

شکل 5 – کستر عبارت است از تمایل محور فرمان به طرف جلو یا عقب خودرو. در شکل کستر مثبت (تمایل به طرف عقب) نشان داده شده است.

 از کستر به سه دلیل استفاده می کنند :

1. حفظ پایداری و
کنترل امتداد حرکت .

2. افزایش برگشت
پذیری فرمان.

3. کاهش نیروی
لازم برای چرخاندن فلکه فرمان. – کستر مثبت به پایداری امتداد حرکت کمک می کند.
کستر مثبت سب می شود که محور فرمان جلوتر از مرکز تماس لاستیک ها با جاده، به سطح
جاده برخورد کند (شکل 6 ) . بدین ترتیب فشار وارد بر محور فرمان مقدم بر مقاومت
سطح جاده در برابر لاستیک است. لاستیک به دنبال محور فرمان کشیده می شود، زیرا
کستر مثبت سبب می شود محور فرمان جلو لاستیک باشد و لاستیک و چرخ را به دنبال خود
بکشد . – کستر مثبت گرایش به حفظ امتداد مستقیم و رو به جلو چرخها دارد. کستر مثبت
به جلوگیری از هر نوع تمایل به گیج زدن فرمان و انحراف خودرو از خط مستقیم کمک می
کند . اما کستر منفی فرمان دهی را آسانتر می کند. در این حالت راننده برای پیچیدن
فقطباید بر شیب محور فرمان غلبه کند. – کستر مثبت در خودروهایی که فرمان هیدرولیکی
یا برقی دارند، از خودروهایی که فرمان معمولی دارند، بیشتر است. کستر مثبت به غلبه
بر گرایش فرمان هیدرولیکی به نگه داشتن چرخهای جلو در حالت پیچیدن کمک می کند. هر
چه کستر مثبت بیشتر باشد برای چرخاندن فلکه فرمان باید نیروی بیشتری وارد کرد.

شکل 6 – کستر مثبت سبب می شود که محور فرمان جلو تر از مرکز سطح تماس لاستیک جاده را قطع کند. در نتیجه محور فرمان از لاستیک پیش می افتد و لاستیک و چرخ را به دنبال خود می کشد.

اما
به سبب وجود سیستم هیدرولیکی راننده متوجه این موضوع نمی شود. کستر مثبت تمایل به
متقارب یا همگرا کردن چرخهای جلو دارد. کستر منفی چرخهای جلو را متباعد یا واگرا
می کند.

زیاد بودن کستر
مثبت ممکن است سبب افزایش نیروی لازم برای چرخاندن فلکه فرمان ، برگشت ناگهانی فرمان
پس از پیچیدن، زدن فرمان در سرعتهای کم و افزایش میزان انتقال ضربه دست انداز به
فلکه فرمان شود. کاهش کستر مثبت ممکن است نتیجه شکم دادن فنرها باشد( شکل 7 ). این
یکی از دلایل وارسی ارتفاع سیستم تعلیق است. – تباعد- تقارب چرخها – تباعد – تقارب معیار تمایل چرخها به
طرف داخل یا خارج، نسبت به امتداد مستقیم است. تباعد – تقارب بر حسب میلیمتر، اینچ
یا درجه اندازه گیری می شود . تباعد- تقارب ایدئال، در هنگام حرکت خودرو، صفر است.
در این حالت چرخها در هنگام غلتش رو به جلو با یکدیگر موازی اند . وقتی چرخها به
طرف داخل تمایل دارند تباعد- تقارب مثبت (+) است. میزان تمایل چرخها به طرف داخل
را تقارب می نامند(شکل 1 ) اگر چرخها به طرف خارج متمایل باشند، تباعد – تقارب منفی (-) است. میزان
تمایل چرخها به طرف خارج را تباعد می نامند . تباعد – تقارب صفر به معنای موازی
بودن چرخها است . در این حالت فاصله جلو چرخها با فاصله عقب آنها برابر است .- تباعد-
تقارب را در حالتی تنظیم می کنند که خودرو متوقف است. معمولا در خودروهای
دیفرانسیل عقب، چرخهای جلو را با تقارب اندکی، در حدود 3 میلیمتر، تنظیم می کنند .
معمولا وقتی خودرو به حرکت در می آید مقاومت جاده سبب می شود که لاستیک های جلو از
هم دور شوند یا تباعد پیدا کنند این وضعیت میله بندی فرمان را فشرده می کند و هر
گونه خلاصی آن را می گیرد (شکل1 ) . در نتیجه لاستیک ها موازی می شوند و با تباعد-
تقارب صفر به جلو می غلتند. در بعضی از خودروهای دیفرانسیل جلو ، وقتی خودرو به
طرف جلو حرکت می کند ، لاستیکهای جلو تمایل به تو کشیده شدن دارند در این خودروها
غالبا چرخها را با کمی تباعد تنظیم می کنند.

شکل 7 – اثر شکم دادن فنر ها بر کستر

لاستیک باید در
همان جهتی حرکت کند که خودرو حرکت می کند. هر مقدار تقارب یا تباعد چرخ سبب می شود
که لاستیکها، در حین غلتش، به کناره ها کشیده شوند. هر چه زاویه تباعد – تقارب بیشتر باشد، لاستیکها
زودتر ساییده می شوند . تباعد – تقارب صفر به لاستیکها امکان می دهد که در امتداد مستقیم
رو به جلو غلتش کنند ، بدون اینکه تقارب یا تباعد داشته باشند. – شعاع گردش – شعاع
گردش اختلاف بین زاویه های چرخهای جلو در هنگام پیچیدن است ( شکل1 ) شعاع گردش را
تباعد در پیچها یا زاویه گردش هم می نامند . در حین پیچیدن خودرو ، دو چرخ جلو
دایره های هم مرکزی را می پیمایند که مرکز مشترک آنها هم مرکز انحنای پیچ است. چرخ
داخلی زاویه بزرگتر و شعاع کمتری را، نسبت به چرخ بیرونی ، می پیماید. دلیل این
است که چرخ بیرونی، در مقایسه با چرخ داخلی باید مسافت  طولانی تری را طی کند و دور بزرگتری بزند .

شکل 8 – شعاع گردش یا تباعد در پیچ ها

در شکل 8 ،
وقتی چرخ داخلی با طاویه 20 درجه می پیچد، چرخ خارجی 18 درجه می پیچد. چرخ داخلی
تباعد بیشتری پیدا می کند تا سایش لاستیک کمتر شود. این اختلاف تباعد در سر پیچ ها
با ایجاد رابطه مناسب بین شغالدست ها ، میل فرمانها و جعبه فرمان حاصل می شود  زوایای گردش چرخهای داخلی و خارجی تباید بیش از
5ر1 درجه از مقدار مشخص شده بیشتر باشد اگر شعاع گردش در محدوده مشخصات فنی نیست،
در جستوجوی شغالدست یا میل فرمان کج شده، جلو بندی را وارسی کنید. – ست بک – ست بک
چرخ عبارت است از اختلاف فاصله دو محور چرخهای جلو و عقب خودرو از یک طرف تا طرف
دیگر (شکل9 ) . این اختلاف هنگامی پدید می آید که دو چرخ سوار بر یک محور در یک
امتداد نباشند و یکی از دیگری عقبتر باشد . ست بک نتیجه تلرانسهای تولید در هنگام
ساخت خودرو، یا ناشی از تصادف یا برخورد است ست بک ممکن است از استقرار نادرست
رامهای موتور یا شاسی فرعی نیز نتیجه می شود خودرو به طرفی کشیده می شود که فاصله
دو محور چرخ کمتر باشد (شکل9 ). – هر گاه ست بک از 19 میلیمتر بیشتر باشد قابل
قبول نیست و معمولا نشانه خمیدگی قطعات است. ست بک بیش از اندازه سبب می شود که
مرکز جعبه فرمان نیز جا بجا شود. پیش از میزان کردن چرخها، مشکل ست بک اضافی را حل
کنید .

شکل 9 – ست بک یا اختلاف فاصله دو محور چرخ خودرو از یک طرف تا طرف دیگر.

زاویه رانش

هرگاه
چهار چرخ کاملا میزان باشند و فلکه فرمان سنتر باشد، خودرو باید به خط مستقیم حرکت
می کند. اما اگر یکی از چرخهای عقب درست میزان نباشد یا ست بک داشته باشد وقتی
خودرو جلو می رود ممکن است به خط مستقیم حرکت نکند. در این حالت جهت حرکت را سه خط
، در امتداد طول خودرو تعیین می کنند . این خطوط عبارتند از خط مرکزی خودرو، خط
مرکزی هندسی، و خط رانش. – خط مرکزی خودرو خطی است که از مرکز واقعی اتاق خودرو می
گذرد (شکل10 ) این خط باید بر خط مرکزی هندسی خودرو منطبق باشد که نقاط میانی
چرخهای جلو و عقب را به هم متصل می کند. خط رانش خطی است که از نقطه میانی خط واصل
بین دو چرخ عقب می گذرد. این خط امتداد حر کت خودرو را ، در صورتی که چرخهای جلو
بر آن تأثیر نگذارند، تعیین می کند. – اگر خط رانش با خط مرکزی اکسل عقب زاویه 90
درجه بسازد، خط رانش بر خط مرکزی خودرو منطبق می شود. در این صورت خودرو و در
امتداد مستقیم حرکت می کند. اگر خط رانش بر خط مرکزی خودرو منطبق نشود، بین خط
مرکزی و خط رانش زاویه رانش تشکیل می شود ( شکل10 ) در این حالت خط رانش مسیری را
نشان می دهد که خودرو سعی در دنبال کردن آن دارد. – زاویه رانش بر کنترل خودرو اثر
می گذارد، زیرا کششی در جهت دور شدن از خط رانش ایجاد می کند . در خودروهای
دیفرانسیل عقب، در نتیجه آسیب دیدن شاسی یا استقرار نادرست اکسل عقب ممکن است این
وضعیت بروز کند (شکل10 ) تقارب چرخهای عقب یکسان نباشد (شکل10 ب) نتیجه این وضعیت
لاستیک سایی از نوع مشاهده شده در هنگام نامناسب بودن تباعد- تقارب است .

شکل 10 – زاویه رانش در خودرویی با (الف) اکسل عقب محرک و (ب) سیستم تعلیق عقب مستقل