Geometria riadenia kolies

Geometria riadenia je súbor uhlov a rozmerov, ktoré určujú polohu kolies voči vozovke a karosérii vozidla. Tieto parametre majú zásadný vplyv na jazdné vlastnosti, opotrebovanie pneumatík a bezpečnosť jazdy.

Správne nastavená geometria kolies zabezpečuje:

• Rovnomerné odvaľovanie pneumatík po vozovke bez bočného šmyku, čím sa predlžuje ich životnosť a znižuje spotreba paliva
• Stabilitu vozidla v priamom smere
• Samovoľné vracanie kolies do priameho smeru po prejazde zákrutou

Hlavné parametre:

1. Zbiehavosť alebo rozbiehavosť kolies (δ)
2. Odklon kolesa (α)
3. Príklon osi riadenia (σ)
4. Záklon osi riadenia (τ)
5. Závlek kolesa (nₖ)
6. Polomer riadenia (r₀)
7. Rozchod kolies
8. Rázvor náprav
9. Diferenčný uhol (Ackermannova geometria)

Zbiehavosť alebo rozbiehavosť kolies (δ)

Zbiehavosť alebo rozbiehavosť kolies (δ) je rozdiel vzdialeností medzi prednými a zadnými časťami kolies na jednej náprave, meraný v horizontálnej rovine.

• Zbiehavosť (toe-in): Predné časti kolies sú k sebe bližšie ako zadné časti
• Rozbiehavosť (toe-out): Zadné časti kolies sú k sebe bližšie ako predné časti

Vplyv

Zbiehavosť (toe-in):

• Zlepšuje stabilitu vozidla v priamom smere jazdy
• Kompenzuje tendenciu kolies k rozbiehavosti vplyvom valivého odporu a síl pôsobiacich počas jazdy
• Pri nadmernej zbiehavosti dochádza k zvýšenému opotrebovaniu vonkajších hrán pneumatík
• Typická hodnota: 0 až 3 mm (celková zbiehavosť oboch kolies)

Rozbiehavosť (toe-out):

• Zlepšuje reakciu vozidla pri zatáčaní
• Používa sa predovšetkým na športových a pretekárskych vozidlách
• Pri nadmernej rozbiehavosti je vozidlo nestabilné v priamom smere a dochádza k opotrebovaniu vnútorných hrán pneumatík

Poznámka: Zadná náprava má zvyčajne miernu zbiehavosť pre lepšiu stabilitu. Rozbiehavosť na zadnej náprave spôsobuje nestabilitu (pretáčavosť).

Odklon kolesa (α)

Odklon kolesa (α) je uhol medzi rovinou kolesa a zvislicou, meraný pri pohľade spredu alebo zozadu na vozidlo.

• Pozitívny odklon: Horná časť kolesa je naklonená von od vozidla
• Negatívny odklon (príklon): Horná časť kolesa je naklonená dovnútra k vozidlu

Odklon kolesa spôsobuje vznik axiálnej sily, ktorá vymedzuje vôlu v ložiskách a znižuje ich opotrebenie. Táto sila tiež bráni nežiaducemu kmitaniu kolies.

Vplyv

Pozitívny odklon:

• Vyskytoval sa u starších áut a nákladiakov - pri naložení vozidla sa kolesá pod váhou vyrovnali do zvislej polohy, čo znižovalo silu potrebnú na otáčanie volantom
• Pri nadmernom pozitívnom odklone dochádza k opotrebovaniu vonkajšej hrany pneumatiky

Negatívny odklon (príklon):

• Zlepšuje priľnavosť pneumatík v zákrutách, pretože pri náklone karosérie sa vonkajšie koleso (nesúce väčšinu zaťaženia) vyrovná a pneumatika má väčšiu styčnú plochu s vozovkou
• Pri nadmernom negatívnom odklone sa pneumatika v priamom smere dotýka vozovky len vnútornou hranou, čo zhoršuje brzdenie, akceleráciu a spôsobuje rýchle opotrebovanie vnútornej strany pneumatiky
• Typická hodnota pre športové vozidlá: -0,5° až -2°

Príklon osi riadenia (σ)

Príklon osi riadenia (σ) je uhol medzi osou otáčania kolesa pri riadení a zvislicou, meraný pri pohľade spredu na vozidlo.

Vplyv

• Zabezpečuje samovoľné vracanie kolies do priameho smeru po vychýlení, pretože pri natočení kolesa dochádza k miernemu zdvihnutiu prednej časti vozidla, ktoré sa vplyvom gravitácie snaží vrátiť do pôvodnej polohy
• Zmenšuje polomer riadenia (r₀), ktorý je jeho výslednicou, čím sa znižuje namáhanie riadiacich komponentov
• Spolu s odkonom kolesa vytvára tzv. zahrnutý uhol (included angle), ktorý ovplyvňuje stabilitu a opotrebovanie pneumatík
• Typická hodnota: 5° až 15°

Záklon osi riadenia (τ)

Záklon osi riadenia (τ) je uhol medzi osou otáčania kolesa pri riadení a zvislicou, meraný pri pohľade zboku na vozidlo.

• Pozitívny záklon: Horná časť osi riadenia je naklonená dozadu (smerom k zadnej časti vozidla)
• Negatívny záklon: Horná časť osi riadenia je naklonená dopredu

Vplyv

• Pozitívny záklon je hlavným faktorom zabezpečujúcim samovoľné vracanie kolies do priameho smeru po vychýlení
• Zvyšuje stabilitu vozidla pri vyšších rýchlostiach
• Väčší záklon znamená stabilnejšiu jazdu, ale zároveň vyžaduje väčšiu silu na otáčanie volantom
• Nesymetrický záklon (rozdielny na ľavej a pravej strane) spôsobuje ťahanie vozidla do strany
• Typická hodnota pre moderné vozidlá: +3° až +8°

Závlek kolesa (nₖ)

Závlek kolesa (nₖ) je vzdialenosť medzi bodom, kde predĺžená os riadenia pretína vozovku, a stredom dotykovej plochy pneumatiky, meraná v pozdĺžnom smere vozidla. Závlek je priamym dôsledkom záklonu osi riadenia (τ).

Vplyv

• keďže závlek je priamym dôsledkom záklonu osi riadenia, vplyv je rovnaký
• Typická hodnota: 10 až 40 mm

Polomer riadenia (r₀)

Polomer riadenia (r₀) je vzdialenosť medzi bodom, kde predĺžená os riadenia pretína vozovku, a stredom dotykovej plochy pneumatiky, meraná v priečnom smere vozidla. Polomer riadenia je priamym dôsledkom príklonu osi riadenia (σ).

Vplyv

Pozitívny polomer (os pretína vozovku bližšie k stredu vozidla ako stred pneumatiky):

• Poskytuje lepšiu spätnú väzbu od vozovky cez volant
• Pri náraze do prekážky alebo defekte pneumatiky môže dôjsť k prudkému vytrhnutiu volantu z rúk
• Uľahčuje otáčanie volantom pri státí, pretože koleso sa pri natáčaní mierne odvaľuje
• Pri vozidlách s predným náhonom zosilňuje nežiaduce sily v riadení pri akcelerácii (tzv. torque steer)

Negatívny polomer (os pretína vozovku ďalej od stredu vozidla ako stred pneumatiky):

• Znižuje spätnú väzbu od vozovky
• Pri rozdielnej intenzite brzdenia ľavého a pravého kolesa (napr. na povrchu s rozdielnou priľnavosťou) automaticky kompenzuje ťahanie vozidla do strany
• Minimalizuje nežiaduce sily v riadení pri akcelerácii vozidiel s predným náhonom
• Je štandardom pre moderné vozidlá s predným náhonom a systémom ABS

Nulový polomer (os pretína presne stred kontaktnej plochy pneumatiky):

• Minimálna spätná väzba od vozovky
• Sťažené otáčanie volantom pri státí, pretože pneumatika sa otáča okolo jedného bodu
• Chýba stabilizačný účinok pri brzdení

Diferenčný uhol (Ackermannova geometria)

Diferenčný uhol je rozdiel medzi uhlom natočenia vnútorného a vonkajšieho kolesa pri prejazde zákrutou. Vnútorné koleso musí vždy zvierať väčší uhol ako vonkajšie, pretože opisuje oblúk s menším polomerom.

Vplyv

• Správny diferenčný uhol zabezpečuje, že obe kolesá sa odvaľujú rovnomerne bez bočného šmyku
• Tým pádom zabraňuje nadmernému opotrebeniu a zahrievaniu pneumatík v zákrutách
• Zmenšuje polomer otáčania vozidla

Diferenčný uhol sa dosahuje vhodným sklonom riadiacich ramien (lichobežníkové usporiadanie).

Rozchod kolies

Rozchod kolies je vzdialenosť medzi stredmi styčných plôch ľavej a pravej pneumatiky na jednej náprave.

Vplyv

Široký rozchod:

• zvyšuje priečnu stabilitu vozidla a znižuje riziko prevrátenia v zákrutách

Úzky rozchod:

• zlepšuje manévrovateľnosť v úzkych priestoroch (napr. v meste)

Rozchod prednej a zadnej nápravy môže byť rozdielny

Rázvor náprav

Rázvor náprav je vzdialenosť medzi osami prednej a zadnej nápravy.

Vplyv

Dlhý rázvor:

• Lepšia stabilita pri vysokých rýchlostiach
• Väčší priestor pre cestujúcich a batožinu
• Plynulejšia jazda cez nerovnosti (menšie kývanie)
• Väčší polomer otáčania, horšia manévrovateľnosť

Krátky rázvor:

• Lepšia manévrovateľnosť a menší polomer otáčania
• Rýchlejšia reakcia na pohyby volantom
• Menšia stabilita pri vysokých rýchlostiach
• Výraznejšie kývanie pri prejazde nerovností

Nasledujúce učivo: