Unghiul de fugă - și reglajele geometriei roților pentru siguranță și uzura uniformă a anvelopelor

Deși nu sunt privite cu aceeași atenție pe care majoritatea șoferilor o acordă motoarelor, instalației electrice sau caroseriei, după cum este știut, roțile autovehiculului au, totuși, o importanță deosebită în funcționarea normală și eficientă a unei mașini.  

În același timp, organele și mecanismele de direcție ale unui autovehicul au rolul de a asigura, în timpul mersului, înscrierea mașinii pe o traiectorie dorită de șoferi și comandată de la volan. Odată cu imprimarea traiectoriei comandate de șofer prin intermediul volanului, direcția mașinii asigură și stabilitatea rulării pe drum. În acest context apare ca necesară cunoașterea unor elemente de mecanică auto care au un rol decisiv în stabilitatea și direcția mașinilor, elemente dintre care unghiul de fugă apare mereu ca fiind una dintre cele mai folosite expresii atunci când apar probleme la rulare. Tocmai de aceea, rolul acestui articol este să te introducă în cunoașterea mecanicii direcției unui autovehicul în general și în conceptele privitoare la unghiul de fugă și geometria roților în mod special. 

Cuprins

1.  Unghiul de fugă - ce este și de ce este importantă cunoașterea mecanismelor de direcție în contextul uzurii anvelopelor?

2. Reglarea unghiului de fugă - operațiune componentă a geometriei roților

3. Unghiul de cădere, unghiul de fugă și unghiul de convergență - explicații cu privire la geometria și mecanica direcției 

1. Unghiul de fugă - ce este și de ce este importantă cunoașterea mecanismelor de direcție în contextul uzurii anvelopelor?

Roțile sunt veritabile organe de rulare care transmit între automobil și sol, conform principiilor fizicii, sarcinile statice și dinamice rezultând în deplasarea în linie dreaptă a autovehiculelor.   

În timpul deplasării, roțile oricărui tip de vehicul sunt supuse unor solicitări complexe care însumează acțiunea mai multor factori așa cum sunt:

• Încărcările statice; 

• Eforturile de tracțiune și de frânare;

• Forțele de inerție centrifugală;

• Forțele acumulate din cauza oscilațiilor suspensiei și ale întregii caroserii a vehiculului.

Toate aceste solicitări pot atinge sau chiar dubla sarcina statică a roților directoare si motrice precum și a roților din spate. Dirijarea autovehiculului se realizează prin orientarea roților din față care, de cele mai multe ori sunt și motrice, în afară de cazul în care este vorba de unele modele de mașini cu tracțiune pe spate. Desigur, există și unele modele de vehicule la care dirijarea este asigurată prin orientarea tuturor roților, mai ales în cazul unor modele de vehicule de teren sau a unor autovehicule speciale, utilitare sau de transport marfă.

Orientarea roților directoare mai poartă și denumirea de bracaj, această manevră fiind asigurată cu ajutorul unor piese importante și anume fuzetele. Fuzetele sau axele roților se rotesc în jurul unor pivoți cu axe apropiate de verticală. Este de menționat că puntea de legătură a pivoților rămâne întotdeauna perpendiculară pe axul longitudinal al autovehiculului. 

Roțile, în special cele care asigură direcția, sunt supuse în timpul mersului la acțiunea mai multor forțe în mod concomitent, forțe care sunt imprimate în principal de sistemul de propulsie (motor). Atunci când autovehiculul se deplasează în linie dreaptă forțele amintite sunt paralele cu axul longitudinal al vehiculului. Atunci când vehiculul virează în curbe sau efectuează manevre de viraj la stânga sau la dreapta apar forțe transversale. Astfel, anvelopele de vară sau anvelopele de iarnă ale autovehiculului și, în egală măsură, anvelopele all season sunt elementele care sunt supuse în mod indirect efectelor acestor forțe la care se adaugă forța de frecare între pneuri și suprafața de rulare (asfalt, pamânt, pietriș, zăpadă, gheață, etc.) 

În acest mod apare uzura pneurilor, care în mod ideal ar trebui sa fie uniformă pe întreaga suprafață de contact cu solul. Există însă și unele cazuri în care uzura pneurilor nu are loc în mod uniform, iar la observarea acestor semne neregulate de uzură este indicată apelarea cât mai rapidă la un service pentru verificarea geometriei roților. Chiar dacă pneurile aparțin topului producătorilor de anvelope, uzura datorată problemelor de reglaj ale geometriei roților poate apare în scurt timp de la instalarea unei dereglări.

Verificarea pneurilor cu ajutorul metodei monedei este una din testările pe care le poate practica orice șofer și care poate indica nevoia unei verificări de geometrie a roților. Astfel prin introducerea succesivă a unei monede metalice cu un diametru ceva mai mare între șanțurile de pe suprafața de rulare pornind de la zona dinspre drum, zona de mijloc și în final la zona dinspre vehicul se pot constata diferențe de adâncime a canelurii anvelopei, diferențe care în mod normal nu ar fi trebui să existe. Aceste diferențe sunt un indicator destul de bun că este nevoie de o verificare a geometriei roților. O altă metodă de depistare a problemelor de aliniere a roților și a nevoii de a verifica de urgență geometria roților este prin lăsarea volanului liber în timpul mersului (desigur la o viteză redusă pe un drum drept). Un autovehicul cu o bună geometrie a roților nu va avea nicio modificare de traseu. Dacă însă mașina începe să ”traga” la stânga sau la dreapta cu volanul liber, este un indicator cert că ar trebui să te prezinți cât mai repede cu ea la cel mai apropiat service. 

Un rol important în ansamblul geometriei roților îl joacă unghiul de fugă. Geometria roților este o stare specială pe care întregul ansamblu al roților directoare, ansamblu format din roțile propriu-zise, fuzete și pivoți, îl prezintă, astfel încât să poată fi asigurată maniabilitatea și stabilitatea direcției unei mașini. 

2. Reglarea unghiului de fugă - operațiune componentă a geometriei roților

Pivotul se înclină în plan vertical longitudinal cu un unghi care poartă denumirea de unghi de fugă. Rolul acestei înclinări a pivotului este ca prelungirea axului respectiv să atingă drumul înaintea centrului suprafeței de contact. Prin urmare, unghiul de fugă poate fi determinat prin înclinarea axului roților față de verticală. Rezistența la rularea vehiculului produce la bracajul  roții (virajul roților fie spre stânga, fie spre dreapta) un cuplu care are tendința de a readuce roata în poziție de mers în linie dreaptă. Astfel, direcția este stabilă și reversibilă, unghiul de fugă având rolul de a menține vehiculul în deplasare în linie dreaptă și de a readuce roțile pe mișcarea rectilinie după un viraj ajutând astfel la redresarea mișcării dn volan 

Este de menționat că la autovehiculele cu tracțiune pe față această capacitate de redresare este mai accentuată și, prin urmare, unghiurile de fugă sub care sunt construite ansamblurile de direcție a roților sunt cu mult mai mici față de roțile directoare ale vehiculelor cu tracțiune pe spate. 

În cadrul verificărilor geometriei roților unghiul de fugă poate fi observat prin analizarea roții din direcție laterală. Este de menționat că dereglarea unghiului de fugă poate apărea din cauza unor șocuri puternice care au avut rezultate negative asupra direcției. 

Măsurarea unghiului de fugă la reglajele din timpul geometriei roților se face cu ajutorul unor dispozitive speciale, electronice. În trecut, în lipsa tehnologiei actuale, măsurarea se făcea cu ajutorul unui colțar fixat după o cumănă sau o rigla cu bulă de aer. Ca puncte de reper pentru măsurarea unghiului de fugă al pivotului roții se pot folosi suprafețele capetelor bolțurilor. 

Reglarea unghiului de fugă, contrar expresiei folosite în mod populare, nu este întotdeauna o operațiune simplă. Reglarea unghiului de fugă se poate face prin schimbarea pieselor care sunt deteriorate în urma șocului și care pot fi: brațe inferioare, brațe superioare, amortizoare, fuzetă, grindă punte. 

În cazul roților cu suspensie independentă reglarea unghiului de fugă (înclinarea spre spate) a pivoților se face concomitent cu reglarea unghiului de cădere, despre care vei afla mai multe detalii în acest articol. În cazul osiei rigide unghiul de fugă și unghiul de cădere nu se pot regla acestea fiind stabilite doar odată cu reparațiile mecanice ale osiei din față și înlocuirile de piese menționate mai sus. 

3. Unghiul de cădere, unghiul de fugă și unghiul de convergență - explicații cu privire la geometria și mecanica direcției

Alături de unghiul de fugă despre care ai aflat câteva detalii tehnice mai sus, geometria roților implică și o serie de alte unghiuri fiecare cu rolurile sale specifice în rulajul roților și transmisia comenzilor volanului. Este vorba despre unghiul de cădere și de unghiul de convergență.

Astfel, unghiul de cădere este următorul unghi din cadrul geometriei roților care poate avea un impact negativ asupra uzurii anvelopelor dacă nu se află în limitele normale. Uzura accentuată și anormală anvelopelor fie pe partea exterioară, fie pe partea interioară a benzii de rulare indică existența fie a unui unghi de cădere prea mic, fie a unui astfel de unghi prea mare. 

Pivotul roții se înclină în plan transversal sub un anumit unghi cuprins între 4 și 8 grade pentru ca prelungirea imaginară a axului respectiv să atingă solul cât mai aproape de planul median al roții. Distanța dintre axul central al anvelopei roții privit din față și dreapta care reprezintă prelungirea axului menționat poartă denumirea de ”deport”. Prin micșorarea acestei distanțe se evită o reacție prea violentă a direcției atunci când roțile vehiculului lovesc un obstacol pe drum. 

Mai simplu spus, unghiul de cădere este dat de înclinarea roților mașinii privite în plan longitudinal din față sau din spate față de o linie verticală și perpendiculară pe sol. Înclinarea se datorează fuzetei care se înclină în planul transversal sub unghiul de cădere cu scopul de a reduce solicitările mecanice ale acesteia și ale rulmenților. 

Merită amintit și faptul că unghiul de cădere se mai numește și unghi de carosaj. Existența acestui unghi în limite normale provoacă o reducere a deportului în mod similar cu efectul provocat de unghiul de înclinare laterală a pivotului. Unghiurile de cădere pozitive ale roților din față sau așa-numitul ecartament micșorat sunt aplicate autovehiculelor performante din punctul de vedere al vitezei de rulare. Astfel, unghiul de cădere pozitiv conduce la creșterea derivei. Tot în acest caz, la roțile din spate se aplică unghiuri de cădere negative sau așa-numitul ecartament mărit cu rol în reducerea derivei.

În fine, ultimul unghi din cadrul geometriei roților este unghiul de convergență. Roțile de direcție se orientează în plan orizontal cu o anumită convergență frontală. Această dispunere este necesară pentru a se evita uzura exagerată a anvelopelor și pentru a se echilibra tendința de rulare divergentă a acestei perechi de roți din cauza unghiurilor cădere și de înclinare a pivoților (unghiul de fugă). Este știut faptul că roțile directoare au tendința de a rula pe curbe divergente datorită deformării pneurilor (în curbe, forma pneului devine, localizat, conică). Astfel, unghiul de divergență ideal ar trebui să aibă valoarea zero. Dacă măsurătorile indică o valoare pozitivă convergența este frontală adică partea din față a roților motoare se apropie una de cealaltă. În acest caz se poate produce un fenomen de subvirare atunci când autovehiculul execută curbe pe traseu sau întoarceri din volan. Dimpotrivă, la o valoare negativă a unghiului de convergență va apărea fenomenul de supravirare la schimbarea direcției din volan. 

Merită menționat că unghiul de convergență al roților trebuie să aibă o asemenea valoare încât distanța dintre flancurile interioare din față ale pneurilor să fie cu 1,5-3mm mai mică decât aceeași distanță în spate. Ambele măsurători în acest caz trebuie făcute la înălțimea centrelor roților. 

În concluzie, unghiul de fugă în mod special și geometria roților, într-un sens mai larg, sunt noțiuni care ar trebui privite cu atenția cuvenită de către toți șoferii în special pentru păstrarea unei siguranțe sporite în timpul deplasărilor cu mașina și, desigur, pentru a nu uza prematur anvelopele. Verificările regulate ale geometriei roților te pot scuti de neplăceri majore la drum și îți pot economisi banii pe care ai fi nevoit să-i investești la intervale mult mai dese pe cauciucuri. 

Sursa foto: Pixabay.com