Samochód terenowy i jego geometria. Co opisuje?

Już na samym początku musimy uświadomić sobie różnicę pomiędzy terenową geometrią a zdolnościami samochodu do pokonywania przeszkód. Geometria to dane obiektywne opisujące samochód jako model. Niemające wiele wspólnego z praktyką dane, mają na celu jedynie poinformowanie użytkownika o tym, jakie ma auto. Informacja o maksymalnym prześwicie daje więc tyle samo co informacja o długości samochodu, czyli w praktyce nic. Bowiem nie musi być tak, że dłuższe auto jest zawsze przestronniejsze niż krótsze.

Dobrze to wiedzieć, zanim zbyt szczegółowo podejdziecie do oceny samochodu. Co więcej, prawie nigdy dane podawane przez producentów nie zgadzają się z rzeczywistością. Zwłaszcza prześwit, który dla amatora zazwyczaj jest wyrocznią na temat możliwości samochodu terenowego.

Przykładowo dobry prześwit fabrycznego samochodu to 21-23 cm. Kto uwierzy, że Toyota Hilux ma 29 cm, ten szybko się rozczaruje, kiedy zaatakuje koleiny, w których stanęły Nissan Navara czy Ford Ranger. Co więcej, producenci prawie nigdy nie podają czy mowa o prześwicie podłużnym, czy poprzecznym, a to ogromna różnica.

Warto poznać wszystkie parametry tzw. terenowej geometrii, aby lepiej zrozumieć ogólnie temat off-roadu. Podobnie jak z nauką i życiem. W szkole podstawowej pojęcia podstawowe wydają się być nieprzydatne, ale w szkole średniej po prostu trzeba wiedzieć, co oznaczają.

Bliższe praktyki są tzw. zdolności/możliwości terenowe, ponieważ dotyczą samochodu poruszającego się w określonych warunkach. Są też wielkościami trudnymi do osiągnięcia, gdyż odnoszą się do warunków idealnych, bez uwzględniania na przykład przyczepności podłoża. Czasem zaufanie tym parametrom może być zgubne. Przejdźmy jednak do opisu geometrii pojazdu.

W klasycznych opisach geometrii terenowej występuje prześwit poprzeczny i podłużny, stąd różne informacje z różnych źródeł na temat niektórych samochodów. Zwykle producenci posługują się albo parametrem lepszym, albo ogólnie pojęciem prześwitu, w którymkolwiek punkcie auta.

Natomiast prześwit poprzeczny to odległość od podłoża do najniżej położonego punktu samochodu znajdującego się pomiędzy kołami. Można też przyjąć zasadę, że chodzi o najniżej umieszczony punkt pod osiami. Jedna uwaga - nie chodzi o elementy przy samych kołach, jak na przykład mocowania amortyzatorów.

[photo position="WIDE"]410974[/photo]

Prześwit poprzeczny w samochodzie z zawieszeniem opartym na sztywnych mostach napędowych ogranicza obudowa mechanizmu różnicowego, zwana też "gruszką mostu". W przypadku zawieszenia niezależnego jest to po prostu podwozie, choć z przodu to zwykle osłona silnika, natomiast z tyłu układ wydechowy.

Najczęściej jest tak, że samochody z zawieszeniem niezależnym mają większy prześwit niż te z zawieszeniem zależnym (sztywnym). Dotyczy to samochodu stojącego i nieobciążonego. Kiedy auto z niezależnym zawieszeniem najeżdża na wybój, wówczas prześwit się zmienia. Pod sztywną osią prześwit zawsze jest stały. Warto jeszcze zwrócić uwagę, że nie zawsze prześwit dotyczy środka osi. W niektórych samochodach "gruszka" mostu znajduje się nieco z boku.

W praktyce prześwit jest ważnym parametrem, ale nie tylko on decyduje o wartości samochodu w terenie. Nie ma też stałej zasady, czy lepiej mieć zawieszenie niezależne, czy zależne, bo to zależy od sposobu wykorzystania auta. Przykładowo, zawieszenie niezależne i duży prześwit lepiej sprawdzą się w koleinach. Z kolei przy dynamicznej jeździe po dużych nierównościach zawieszenie zależne daje pewność, że prześwit zawsze będzie stały.

Prześwit podłużny jest (podobnie jak w poprzecznym) odległością między podłożem a najniżej położonym punktem samochodu, ale w tym przypadku chodzi o odległość pomiędzy osiami pojazdu (nie kołami). Upraszczając, prześwit podłużny określa się, patrząc na auto stojące bokiem do obserwatora. Zazwyczaj prześwit podłużny jest większy niż poprzeczny. Bez względu na konstrukcję zawieszenia, prześwit ten będzie się zmieniał w zależności od obciążenia i warunków jazdy.

Czy ten parametr o czymkolwiek mówi? Oczywiście. Przykład – leżące w poprzek drogi drzewo będziemy przejeżdżać, korzystając z prześwitu podłużnego. Zatem analogia jest prosta. Prześwit poprzeczny umożliwia pokonanie przeszkody podłużnej, a podłużny przeszkody poprzecznej.

Są to kąty pomiędzy płaszczyzną jezdni a styczną do kół i do obrysu dolnej części nadwozia. W praktyce kąt natarcia (zwany też potocznie najazdowym) określa zdolność samochodu do najazdu na pochyłość nawierzchni (np. na wzniesienie) lub wjazdu do poprzecznego rowu przednimi kołami.

Określenie "kąt natarcia", dotyczące przedniej części auta, jest jedynie umowne. Chodzi o to, by odróżnić ten parametr od kąta zejścia z tyłu. Tak naprawdę oba parametry można stosować zamiennie, zależnie od tego, w którym kierunku porusza się pojazd i czy wjeżdża, czy też zjeżdża ze wzniesienia oraz w którym punkcie tego wzniesienia jest. Bagatelizowanie jednego z tych kątów i przecenianie drugiego szybko zweryfikuje punkt widzenia w terenie.

Zasadniczo kąt natarcia, czyli przedni, w dużej mierze zależy od ukształtowania zderzaka lub osłony pod silnikiem, albo tzw. orurowania samochodu. W aucie z resorami piórowymi z przodu czasami są to właśnie wieszaki tych resorów.

Kąt zejścia zwykle też definiuje kształt i umieszczenie zderzaka, ale już na przykład w aucie wyposazonym w hak holkowniczy to on jest najniższym punktem. W niektórych SUV-ach z kolei kąt natarcia wyznacza duża puszka tłumika.

Wysokość progu to wysokość przeszkody pionowej, którą pojazd jest w stanie pokonać, stykając się z nią wyłącznie kołami. Inaczej - odległość od podłoża do najniższego punktu samochodu umieszczonego przed kołami, patrząc z boku. W pewnym sensie wysokością progu jest po prostu prześwit podłużny, ale mierząc go tylko pomiędzy kołami a obrysem pojazdu - z przodu lub z tyłu.

Jest to parametr uzupełniający kąty natarcia i zejścia. Może być tak, że samochody o tym samym kącie natarcia będą miały różne wysokości progów. Wyjątkowym przykładem może być Hummer H1 pozbawiony przedniego zderzaka, który nie ma ograniczeń w postaci wysokości progu, natomiast jego kąt natarcia to 90 stopni. Pokazuje to poniższe wideo.

Definicję kąta rampowego trudniej wyjaśnić, niż pokazać. Popatrzcie na rysunek, gdzie kąt rampowy to kąt A lub B+B.

• Definicja pierwsza: jeśli pociągniemy dwie styczne od kół przednich i tylnych do środka rozstawu osi, to kąt rampowy jest kątem zawartym pomiędzy jedną ze stycznych a przedłużeniem drugiej stycznej (A na rysunku).
• Definicja druga: kąt rampowy to suma kątów (B na rysunku) zawartych pomiędzy płaszczyzną jezdni a stycznymi do kół przednich i tylnych, biegnących do podwozia, stykających się w punkcie środkowym rozstawu osi.

Kąt rampowy jest zatem zdolnością samochodu do pokonania teoretycznej rampy o jak najostrzejszym wierzchołku. Dwa czynniki wpływające na wartość kąta rampowego to poznany już prześwit podłużny i rozstaw osi. Im większy rozstaw osi, tym gorszy kąt rampowy.

Kąt rampowy decyduje o tym, czy samochód zawiśnie na podwoziu podczas pokonywania wierzchołka wzniesienia. To jeden z tych parametrów, których nie tylko nie zmierzymy w terenie, ale też trudno określić jego przybliżoną wartość. Tym samym, patrząc na auto, trudno ocenić, czy pokona daną przeszkodę, czy nie. Natomiast warto pamiętać, że kiedy kąt rampowy jest zbyt mały względem wierzchołka przeszkody, należy ją pokonać nie całkiem prostopadle, lecz ustawić auto pod pewnym kątem. Wówczas istotną rolę odgrywa kolejny z parametrów, jakim jest wykrzyżowanie osi.

Wbrew pozorom to najważniejszy parametr ze wszystkich opisujących terenową geometrię. Ma ogromny wpływ na przydatność samochodu w terenie, ponieważ to od niego zależy, na jak dużych nierównościach koła będą miały styk z podłożem.

O ile łatwo pokazać, o co chodzi, o tyle opisanie wykrzyżowania osi jest dość karkołomne, jeśli nie posługujemy się jakąkolwiek formą graficzną. Jest to bowiem kąt zawarty pomiędzy osią przednią i tylną w czasie, gdy koła po przeciwnych narożach pojazdu znajdują się w pozycji maksymalnego ugięcia zawieszenia. Fani rockcrawlingu, w którym wykrzyżowanie osi jest kluczem do sukcesu, stworzyli nawet tzw. indeks wykrzyżowania (RTI — Ramp Travel Index). Jednak nie da się go tak po prostu wyliczyć.

Sam pomiar RTI jest prosty, choć potrzebna jest do tego specjalna rampa o kącie nachylenia 20 stopni (stosuje się też inne kąty). Należy wjechać na taką rampę jednym z kół. Im dalej pojazd wjedzie bez odrywania kół od podłoża, tym lepszy wynik. Wynik wylicza się następująco: podzielenie dystansu na rampie przez rozstaw osi mnoży się przez 1000. Stało się to na tyle popularne, że dziś na wielu imprezach off-roadowych stanowi konkurencję-zabawę dla publiczności. Są również samochody budowane niemal wyłącznie z myślą o RTI.

Wykrzyżowanie osi zależy przede wszystkim od skoku zawieszenia i charakterystyki pracy resorów. Jednak kluczem jest budowa pojazdu. Auto ze sztywnymi osiami zawsze będzie miało większe wykrzyżowanie, ponieważ koła pracują zależnie. Mówiąc wprost - im bardziej koło z jednej strony się opuszcza względem pojazdu, tym bardziej drugie się unosi.

Natomiast założeniem budowy zawieszenia niezależnego jest ograniczenie takiego zachowania, co też odbija się negatywnie na wykrzyżu. Dlatego producenci już od dziesięcioleci używają zawieszenia mieszanego - z przodu niezależne, z tyłu zależne - by osiągnąć kompromis pomiędzy właściwościami jezdnymi na drodze i poza nią.