عصرخودرو: هر قسمت از خودرو را نگاه کنیم، در آن بسیاری از روابط فیزیک و اصول مهندسی مکانیک نهفته است. هر زمان که جلو برویم این روابط دقیقتر و کاریتر روی خودروها پیاده میشوند و در نتیجه کارایی خودروها افزایش مییابد. یکی از مهمترین و پیچیدهترین قسمتهای خودرو که نقش بسیار مهمی در لذت رانندگی و افزایش خوشدستی خودرو دارد، بخش فرمان و جلو بندی خودرو است. این قسمت هر چند که شاید در نگاه اول پیچیدگی بالایی نداشته باشد و یا به نظر بیاید که در گذر زمان دستخوش تغییراتی نشده، اما باید بدانیم که در طول تاریخ خودروسازی این بخش مهم نیز دارای تغییرات اندک و کاری شده است. در این بخش ۴ زاویه با روابطی خاص و دقیق بین چرخها برقرار هست که اهمیت بالایی در لذت رانندگی و ایمنی خودرو دارند.
به گزارش پایگاه خبری «عصرخودرو»، این 4 زاویه هندسی و مهندسی شده را باهم مرور میکنیم تا نهتنها آشنایی بیشتری با این زوایا داشته باشیم، بلکه خیلی راحتتر به تفاوت آنها در خودروهای مختلف پی ببریم.
زاویه کمبر (Camber)
شاید بسیار دیده باشیم که چرخهای جلوی خودرو دارای کمی زاویه نسبت به سطح زمین هستند که اگر از جلو به چرخهای جلو خودرو نگاه کنیم، به وضوح میتوان این زاویه را دید. این زاویه عبارت است از زاویهای که چرخهای جلو که به حالت عمودی دیده میشوند، با سطح زمین میسازند. این زاویه میتواند مثبت، منفی یا صفر باشد. حالت صفر برای زمانی است که چرخ کاملا عمود بر زمین قرار گرفته باشد. در این حالت اصطکاک چرخ و تایر با زمین همیشه در بیشترین حالت است و چرخاندن فرمان نیز سنگین و دشوار میشود. این سیستم بیشتر در خودروهای سنگین کاربرد دارد چرا که زاویه گرفتن چرخ در این خودروها میتواند فشار زیادی به دیواره لاستیک و رینگ وارد کند و برای همین زاویه کمبر در این خودروها همیشه صفر است. حال اگر چرخ از دید جلو، به سمت داخل متمایل باشد، یعنی تاج لاستیک به سمت فنرهای لول و داخل اتاق متمایل باشد، چرخ دارای کمبر منفی است و اگر خلاف این حالت باشد و تاج چرخ به سمت بیرون و خارج خودرو تمایل داشته باشد، چرخ دارای کمبر مثبت است. از کمبر منفی در محور عقب خودرو استفاده میشود چرا که این حالت باعث میشود تا بازی اتاق کمتر شده و چرخها به خاطر داشتن یک زاویه، در سر پیچها پایدارتر باشند. اما در چرخهای جلو، زاویه کمبر مثبت و بین صفر تا یک درجه است. این میزان کم باعث میشود تا در سر پیچها، لاستیک نیروی جانب مرکز را به شکل مستقیم به محورها برساند و فشار از روی مهرههای چرخ گرفته شود. همچنین چون با ایجاد سنگینی و فشار روی چرخها، زاویه آنها به سمت داخل تمایل پیدا میکند، اگر چرخ جلو دارای کمبر منفی باشد، در حالت داشتن فشار این زاویه بیشتر شده و فشار روی این قطعات زیاد میشود که این نقص با داشتن کمبر مثبت بر طرف میشود چرا که در حالت سنگینی بار، زاویه چرخها به سمت صفر میل میکند.
زاویه کستر (Caster)
این زاویه مختص چرخهای جلو است و برای مشاهده آن باید از بغل به خودرو نگاه کنیم. فرض کنیم خطی عمودی از بالا به پایین در نظر بگیریم که با کمک آن، چرخ را از وسط به دو قسمت مساوی تقسیم کنیم. حال اگر زاویهای که این خط با محور متصل به چرخها (منظور محور عمودی یا همان مجموعه فنرهاست) را در نظر بگیریم، به این زاویه، زاویه کستر میگویند. اگر این زاویه صفر باشد یعنی محور عمودی چرخ جلو کاملا مستقیم باشد، کستر صفر و اگر این محور به سمت عقب خودرو متمایل باشد، کستر مثبت گوییم.
همچنین اگر این محور به سمت جلو تمایل داشته باشد، زاویه کستر ما منفی خواهد بود.
در خودروها معمولا از کستر مثبت استفاده میشود. این میزان عقبکشیدگی محور چرخها باعث میشود تا از حالت
Toe Out شدن چرخهای جلو خودداری کند و موجب بروز حالت Toe in در محور جلو شود. حالت Toe out ایجاد گیجی در فرمان و همچنین عدم تعادل در خودرو میشود که خطر ناک است و از طرفی گردش در سر پیچها را با کمی مشکل همراه میکند. هر چند که کستر مثبت نیز معایب خود را به همراه دارد اما از آنجا که در هدایت خودرو و در سر پیچها دارای امتیازهای خاص خود است و مشکلات کمتری نسبت به حالت کستر منفی دارد، برای همین است که در خودروها از کستر مثبت استفاده میشود.
این زاویه همچنین دارای تاثیراتی روی قطعات جلوبندی میشود که اثر روی سگدست یکی از مهمترین آنهاست. از آنجا که یکی از نقاط اتصال سگدست در کستر مثبت، در جلوی محور چرخ قرار میگیرد، باعث میشود تا چرخ همیشه به سمت جلو کشیده شود که اثر آن باز هم در هدایت خودرو و خصوصا در سر پیچهاست.
زاویه تواین (Toe in)و زوایه تواوت (Toe out)
برای درک این زاویه باید از بالای خودرو و مستقیم به کاپوت آن نگاه کنیم تا زاویه چرخها را با هم به خوبی متوجه شویم. مبنای سنجش و معیار ما، زاویه نوک چرخها با هم از جلوی خودرو است. اگر نوک چرخها به طرف داخل و به سمت هم تمایل داشته باشد، این حالت را Toe in و اگر نوک چرخها از هم دور باشند و به سمت خارج خودرو تمایل داشته باشد، این حالت را Toe out میگویند. میزان Toe in در حدود 2 تا 6 میلیمتر است. وجود این میزان زاویه باعث میشود تا چرخها که در هنگام حرکت به خاطر اصطکاک با زمین تمایل به دور شدن از هم پیدا میکنند، در حالت کاملا مستقیم قرار بگیرند و موازی هم شوند.
در این حالت از فشار روی اتصالات چرخها نیز کاسته میشود. اما در برخی خودروها، با توجه به نوع سیستم تعلیق آنها، چرخهای جلو Toe out تنظیم میشوند که این میزان زاویه معمولا کمتر از یک درجه است. این حالت بیشتر در خودروهای محرک جلو وجود دارد، چرا که سیستم اتصالات پلوسها و کوپلینگها در این خودروها، باعث میشود تا در هنگام حرکت چرخها به سمت داخل تمایل پیدا کنند. برای همین کمی به چرخها حالت Toe out میدهند تا در زمان حرکت، با گرفتن کمی انحراف به سمت داخل، چرخها به حالت موازی هم در آیند.
شعاع و زاویه چرخش چرخهای جلو
اگر مستقیم به محور جلو و از جلو خودرو نگاهی بیندازیم، به زاویهای دیگر برمیخوریم که به آن زاویه محور چرخش چرخ جلو یا کینگپین میگویند. این زاویه به خاطر اتصالات چرخ جلو و فرمان و نحوه متصل شدن آنهاست. از آنجا که برای چرخش چرخهای جلو، محل اتصال قطعات مربوط به فرمانگیری در بالای چرخ کمی به داخل اتاق تمایل دارد، این زاویه پدید میآید. حالت ایدهآل برای این حالت این است که رأس این زاویه دقیقا روی زمین قرار بگیرد. برای رسیدن به این حالت ایدهآل نیاز است تا محور چرخ و اتصالات نسبت به حالت قائم زاویه زیادی داشته باشند که مشکلاتی در پیچش فرمان پدید میآید یا اینکه تایر بسیار بزرگ باشد که آن هم غیرممکن است. اما اگر رأس این زاویه روی زمین قرار نگیرد، دو خطی که این زاویه را میسازند یعنی خط عمود بر چرخ جلو که دقیقا آن را به دو قسمت تقسیم میکند و همچنین خطی که از محور اتصالات میگذرد، روی زمین با هم مقداری فاصله خواهند داشت که این میزان را شعاع چرخش چرخ جلو یا شعاع فرمان میگویند.
حال فرض کنیم که رأس زاویه حاصل از برخورد درست روی زمین باشد که عملا حالتی ایدهآل است و در این حالت این شعاع نیز برابر صفر خواهد بود. اگر رأس این زاویه از سطح زمین پایینتر باشد یعنی دو زاویه روی زمین دارای فاصله باشند، این شعاع مثبت است. اگر رأس این زاویه بالا تر از سطح زمین باشد نیز این شعاع منفی خواهد بود.
چگونه از لاستیک سایی جلوگیری کنیم؟
تا حالا حتما اصطلاح لاستیکسایی را شنیدهایم. در نشریات و تلویزیون هم زیاد درباره اهمیت تنظیمبودن زاویه چرخها و باد تایرها خوانده و دیدهایم. اهمیت این تنظیمات به خاطر چندین نکته مهم است؛ یکی اینکه اگر زوایای چرخها نادرست باشد، خودرو برای حرکت در مسیر مستقیم نیاز دارد تا کمی نیروی بیشتر صرف کند. به عبارت دیگر، مثل این است که یک پیشرانه برای نگهداشتن خودرو در مسیر صاف در اتومبیل قرار دهیم. در این حالت مصرف سوخت خودرو بالا میرود و از لذت رانندگی به طرز محسوسی کاسته میشود. ایراد دیگر این است که هدایت خودرو مشکل شده و ایمنی رانندگی پایین میآید. اما مهمترین اثر آن را روی تایرهای خودرو باید دید؛ جایی که با ساییدهشدن آنها، بهراحتی میتوان به مشکل پی برد. زوایای چرخها میزان مشخصی دارند و به همین خاطر نیز وجود ساییدگی تا حد معینی اشکالی ندارد و دلیل اینکه گفته میشود تا هر چند ماه، لاستیکها را ضربدری عوض کنیم نیز همین است تا از خوردهشدن تایرها، فقط از یک نقطه و یک زاویه جلوگیری شود. اگر این زوایا تنظیم نباشند، میزان سایش بیش از حد نرمال خواهد بود و نهتنها باز هم از ایمنی و لذت رانندگی کاسته میشود، بلکه زمان تعویض تایرها نیز بسیار کوتاهتر خواهد شد.