Стабілізація керованих коліс.

Оскільки навіть при нерухомому кермовому колесі колеса можуть повертатися відносно шворнів з-за наявності зазорів у кермовому приводі та пружності його деталей, то це може стати причиною нестійкого руху автомобіля. Зменшення впливу цих поворотів на рух автомобіля досягається стабілізацією керованих коліс, тобто їх здатністю повертатися в нейтральне положення без втручання водія. Стабілізація досягається завдяки поворотному моменту еластичних коліс при їх коченні з відводом та завдяки моменту, що зумовлений встановленням шворнів з нахилом у поздовжній і поперечній площинах. Раніше було зазначено, що при коченні колеса з відводом епюра елементарних бокових реакцій в контакті колеса з дорогою має вигляд трикутника. Рівнодійна елементарних реакцій R_yзміщена назад від центра контакту на віддаль е (рис. 51, б).

Рис. 51. Стабілізація керованих коліс завдяки їх коченню з відводом

Якщо при прямолінійному русі автомобіля керовані колеса повернуться, то першої миті він за інерцією рухатиметься прямою (рис. 51, а) Через неспівпадання вектора швидкості колеса з площиною обертання виникне відвід, а отже з’явиться реакція R_y. Моменти, створені реакціямиR_y на кожному колесі, прагнуть повернути керовані колеса в нейтральне положення. Стабілізуючий момент еластичної шини

Цей момент часто буває недостатнім для забезпечення стабілізації шини. Він суттєво зменшується на слизьких дорогах і при наявності в зоні контакту поздовжніх реакцій. Додаткові стабілізуючі моменти виникають завдяки нахилу або зміщенню шворня в поздовжній площині.

Рис. 52. Вплив зміщення і нахилу шворня в поздовжній площині на стабілізацію керованих коліс

При поздовжньому нахилі шворня (рис. 52, а) поворот відбувається відносно точки перетину його осі з опорною поверхнею, завдяки чому зростає плече дії бокової реакції шини R_y, а отже зростає стабілізуючий момент

де - кут нахилу шворня в поздовжній площині.

Деколи для збільшення стабілізуючого моменту шворінь зміщують вперед без нахилу (рис. 52, б), або ж поєднують зміщення і нахил (рис. 52, в).

При зростанні швидкості руху кут відводу збільшується, бо він залежить від поперечної сили, що пропорційна квадрату швидкості. Збільшення кута відводу зумовлює збільшення бокової реакції R_y, що супроводжується збільшенням стабілізуючого моменту еластичної шини. Також при зростанні швидкості дещо збільшується динамічний радіус колеса. Оскільки плече

то е^/- також зростає. Отже, зростання швидкості автомобіля супроводжується збільшенням стабілізуючого моменту від поздовжнього нахилу шворня. тому сумарній стабілізуючий момент від поздовжнього нахилу шворня. Тому сумарний стабілізуючий момент від поздовжнього нахилу шворня і від бокової еластичності шини називають швидкісним.

Для забезпечення стабілізації керованих коліс при русі з невеликими швидкостями шворні нахилені в поперечній площині, з-за чого поворот керованих коліс супроводжується підняттям передньої частини автомобіля (рис. 53).

Рис. 53. Стабілізація керованого колеса з-за поперечного нахилу шворня

З рисунка видно. що якби вдалося повернути керовані колеса на кут 180°, то опорна поверхня повинна б опуститися на величину h. Оскільки це неможливо, то на цю ж величину мусила б піднятися верхня частина автомобіля. Внаслідок підйому з’явилося б потенціальна енергія

де G₁ - частота ваги автомобіля, що припадає на передній міст.

При реальних кутах повороту керованих коліс висота підйому і відповідно потенціальна енергія підйому і відповідно потенціальна енергія менші. З вивільненням цієї енергії піднята передня частина автомобіля опускається, керовані колеса повертаються в нейтральне положення. Стабілізуючий момент, що виникає з-за підйому передньої частини автомобіля внаслідок поперечного нахилу шворня, називається ваговим.