Встановлення керованих коліс
Для автомобіля дуже важлива стабілізація керованих коліс, тобто їхня здатність стійко зберігати прямолінійний рух і повертатися до нього після повороту. Для стабілізації керованих коліс їхні шворні нахиляють у поперечній і поздовжній площинах.
Поперечний нахил шворня на кут β (мал. 22, а) після повороту забезпечує автоматичне самоповернення коліс до положення, що відповідає прямолінійному рухові. При повороті колеса автомобіля щодо шворня, який має нахил у поперечній площині, воно прагне опуститися нижче площини дороги на величину h. Однак це неможливо, тому будь-який поворот колеса викликає підйом передньої частини автомобіля і сила тяжіння прагне повернути колесо в нейтральне положення, що відповідає прямолінійному рухові. Стабілізуючий момент на керованих колесах, що виникає внаслідок поперечних нахилів шворнів, залежить від кута нахилу і маси, що припадає на керовані колеса автомобіля, і не залежить від швидкості його руху. Ці кути відносно великі і складають 6...10º.
Поздовжній нахил шворнів на кут γ виконують таким чином, щоб нижні кінці шворнів зміщалися вперед щодо вертикалі. Призначенням цього встановлення є забезпечення збереження прямолінійності руху коліс при значних швидкостях. У випадку криволінійного руху автомобіля виникає відцентрова сила Рц (мал. 22, б) викликає дію бічних реакцій Rу з боку дороги на колеса. Наявність поздовжнього нахилу шворнів приводить до того, що реакції створюють на плечах В, що являють собою відстані від точок доторкання колеса з дорогою до точок перетинання осей шворнів з дорогою, що стабілізують моменти, які прагнуть повернути керовані колеса в положення прямолінійного руху.
Мал. 22. Установка передніх коліс і шворнів поворотних кулаків:
а і б—кути нахилу шворні в площинах|плоскості| відповідно поперечної і поздовжньої; в—кут розвалу коліс; г—сходження| коліс
Кут γ зазвичай складає 1...3º і залежить від бічної еластичності шин. У шин, що володіють значною бічною еластичністю, вже в межах самої контактної площадки з'являється зсув бічної реакції назад щодо центра цієї площадки, що може привести до виникнення достатнього стабілізуючого моменту і тоді поздовжній нахил шворнів виявиться непотрібним і навіть шкідливим.
Якщо керовані колеса котяться у вертикальних площинах, паралельної поздовжньої осі автомобіля, то вони здійснють найменший опір коченню, а отже, і зумовлюють мінімальну витрату палива на подолання цього опору. Одночасно знижується і знос шин. Однак у деяких автомобілях такого кочення можна досягти лише при наявності розвалу керованих коліс у вертикальній площині і їхньому сходженні в горизонтальній площині.
Кут α розвалу коліс (мал. 22, в) є кутом між вертикальною площиною і площиною колеса. Цей кут створюють встановленням поворотних кулаків з нахилом цапф вниз. При нахилі верхньої частини колеса назовні від автомобіля кут вважають додатнім. Розвал коліс забезпечує вертикальне положення коліс при русі, незважаючи на можливі деформації деталей переднього моста і наявність зазорів у підшипниках цапф і втулках шворнів.
У сучасних автомобілів кут α = 0...2.° Надмірне збільшення кута приводить до бічного проковзування шин. Наявність кута розвалу керованих коліс полегшує їхній поворот і зменшує навантаження на зовнішній підшипник колеса.
Сходження коліс у горизонтальній площині зазвичай оцінюють як різниця відстаней А і Б (мал. 22, г) між колесами, які вимірюють на висоті їхніх осей між краями ободів. Ця різниця може складати 2...12 мм, що відповідає кутам, що не перевищують 1°. Сходження коліс зазвичай регулюють зміною довжини поперечної кермової тяги.
Кути установки коліс у легкових автомобілів можна регулювати елементами підвіски. У вантажних автомобілів сходження коліс регулюють за допомогою різьбових наконечників поперечної кермової тяги.
Правильність кутів установки шворнів і коліс дуже впливає на безпеку руху і знос шин. Недостатні кути нахилу шворнів викликають нестійке «тримання автомобілем дороги» і зумовлюють необхідність прикладання водієм великих додаткових зусиль при керуванні. Занадто великі кути нахилу шворнів затрудняють введення автомобіля в поворот. Недотримання заданих кутів розвалу і сходження коліс приводить до підвищеного зносу шин.