Geometria zawieszenia – czym jest prawidłowe ustawienie kół?

Geometria zawieszenia to zestaw parametrów, który definiuje położenie oraz ruch koła podczas jazdy. Geometria decyduje o stabilności samochodu i jego kierowalności. To, jak jest ustawiona, określa przenoszenie sił między oponami i podłożem.

Geometria samochodów osobowych jest kompromisem pomiędzy ustawieniem umożliwiającym spokojne poruszanie się po prostej i takim, które umożliwi żwawą jazdę po zakrętach. Należy to rozpatrzyć w poszczególnych przypadkach.

Gdy samochód jedzie po prostej, to najlepszym ustawieniem kół będzie takie, które utrzymuje pojazd stabilnie w jednym kierunku oraz ma najmniejsze opory toczenia. Płaszczyzny obrotu kół muszą być równoległe do osi pojazdu.

Z kolei gdy auto porusza się po łuku, to chcemy, aby każde koło poruszało się innym promieniem – większym dla kół zewnętrznych i mniejszym dla wewnętrznych. Istotne jest, aby opona cały czas stykała się z podłożem. Ważne, aby siły znoszenia podczas jazdy po łuku nie powodowały jedynie częściowego styku opony z drogą. Powoduje to niepełne wykorzystanie przyczepności opony.

Najważniejszym parametrem geometrii jest zbieżność. Jest to relacja wzajemnego ustawienia kół przednich i tylnych. Gdy patrzymy na auto z góry, może nam się wydawać, że są one ustawione do siebie całkowicie równolegle. Jednak w rzeczywistości tak nie jest i kąt zbieżności wynosi mniej więcej od +3 do –3 stopni. W przypadku dodatniego mówimy, że koła są zbieżne, przy ujemnym, że rozbieżne. Czasem spotyka się inne określenie, które mówi, że w przypadku kół ustawionych do wewnątrz występuje zbieżność ujemna, a na zewnątrz zbieżność dodatnia.

Auto o przednich kołach zbieżnych będzie bardzo stabilne w jeździe na wprost. Dobrze utrzyma kierunek jazdy bez jakiejkolwiek nerwowości, jednak dość leniwie wejdzie w zakręt. Z kolei ustawienie rozbieżne powoduje konieczność częstych korekt w czasie jazdy na wprost. Zaletą kół rozbieżnych jest znacznie szybsza reakcja na zmiany toru jazdy wywołane zmianą położenia kierownicy, co jest pomocne np. w serii szybkich zakrętów. Warto zaznaczyć, że zbieżność można wyregulować ustawieniem drążków kierowniczych.

Zbieżność jest często jedynym parametrem możliwym do wyregulowania w nowoczesnych samochodach. Jest niezwykle ważna, ponieważ decyduje o stabilności przy jeździe na wprost oraz o oporach toczenia i zużyciu opon. Przy napędzie na przednie koła zbieżność może być dodatnia, zerowa lub ujemna. Przy napędzie tylnym - tylko dodatnia.

Następnym parametrem geometrii jest kąt pochylenia kół. Aby zrozumieć, czym jest, należy spojrzeć na samochód z przodu. Przedłużenie kształtu kół powinno utworzyć ramiona wysokiego trójkąta równoramiennego. Kąt pomiędzy kołami może wahać się od + 10 do – 10 stopni. Jeśli koła są pochylone górną krawędzią do środka samochodu, to kąt jest ujemny, czyli ustawiony jest tzw. negatyw. Jeśli koła przypominają bardziej kształt litery V, to jest to pozytyw (kąt dodatni).

Jeśli tylne koła są napędzane, to przy osi sztywnej kąt pochylenia wynosi 0 stopni, a przy układzie wahaczowym z reguły występuje niewielkie pochylenie ujemne (zazwyczaj do 0,5 stopnia). Większe powoduje ściąganie pojazdu, nadmierne obciążenie łożysk piasty oraz szybsze zużycie opon.

Najbardziej poszukiwanym ustawieniem jest pochylenie ujemne. Co prawda pochylone koła przy jeździe na wprost nie stykają się całą powierzchnią z drogą, ale po wejściu w zakręt zewnętrzne koła przylegają do nawierzchni całą szerokością opony. Poprawia to przyczepność i dlatego zazwyczaj takie ustawienie jest stosowane. Większy negatyw ustawiany jest w autach wyczynowych, w których przyczepność jest najważniejsza.

Parametr pochylenia kół zazwyczaj nie jest ustawiany. Jeśli auto nie trzyma parametrów ustalonych przez producenta, to dokonuje się zazwyczaj wymiany części, które takie złe ustawienie powodują.

Kolejnym ważnym parametrem, wpływającym w znacznej mierze na stabilność auta przy jeździe na wprost jest kąt wyprzedzenia zwrotnicy. Jest to kąt, jaki tworzy sworzeń zwrotnicy z prostą pionową prostopadłą do powierzchni podłoża mierzony wzdłuż osi poprzecznej pojazdu. Jeśli przy pokonywaniu nierówności koło pracowałoby jedynie w płaszczyźnie pionowej, to kąt byłby zerowy. Jeśli przemieszcza się bardziej w stronę tyłu auta, to jest dodatni, w odwrotnym przypadku - ujemny.

Dodatni kąt pozwala skręcać przy użyciu mniejszej siły oraz wpływa pozytywnie na trwałość łożysk. Minusem jest to, że auto staje się bardziej nerwowe i łatwo zmienia kierunek jazdy podczas przejeżdżania po wybojach. Kąt ujemny wpływa na zwiększenie skuteczności hamowania.

Określa się tutaj także kąt pochylenia sworznia zwrotnicy, czyli odległość punktów przejścia przez płaszczyznę jezdni sworznia zwrotnicy i pochylenia koła. Mówimy wtedy o promieniu zataczania. Jeśli przecięcie następuje powyżej osi jezdni, to promień zataczania jest ujemny, jeśli poniżej - dodatni. Zazwyczaj stosuje się ujemny promień zataczania, co umożliwia jazdę na wprost nawet po awarii jednego z obwodów hamulcowych.

Kąt wyprzedzenia zwrotnicy związany jest z kątem pochylenia kół. Niestety, w nowoczesnych samochodach wartości te można jedynie zmierzyć, a nie ustawić. Na szczęście podczas normalnej eksploatacji nie ulegają zmianie. Może się tak stać jedynie po kolizji lub np. po bardzo szybkim najechaniu na wysoki krawężnik.

Co ile należy zatem kontrolować ustawienie geometrii zawieszenia? Fachowcy mówią, że trzeba ją sprawdzać co roku, po zimie. Warto jednak poczekać np. do kwietnia, aby drogowcy poradzili sobie z usunięciem największych dziur nawierzchni powstałych przez zimę. Szkoda byłoby zepsuć świeżo ustawioną zbieżność wpadnięciem w taką wyrwę.

Kontrola całej geometrii może powiedzieć także sporo o stanie technicznym samochodu i jego przeszłości. Jeśli samochód nie utrzymuje parametrów producenta, to albo niektóre podzespoły wymagają wymiany, albo karoseria nie trzyma właściwych wymiarów np. po poważnym wypadku.