نکاتی در مورد زوایای چرخ ها..کمبر /کستر/

[مـ༻؏☆جـےـیــّ◉ـב]

نکاتی در مورد زوایای چرخ ها

اگر لاستیک ها حکم کفش های یک اتومبیل را داشته باشند، کل مجموعه چرخ ها مثل پاهای خودرو ایفای نقش میکنند. پس فرقی ندارد چقدر اسب بخار، گشتاور یا تکنولوژی در اختیار دارید! بدون داشتن چرخ های سالم سواری مناسبی نخواهید داشت. البته این مجموعه از قسمت های بسیار زیادی مثل رینگ، لاستیک، محورهای اتصال به سیستم انتقال قدرت، اتصالات به شاسی، سیستم تعلیق، رلبرینگ ها، بلبرینگ ها و ... تشکیل شده که ایراد در هر کدام از آنها می تواند عملکرد اتومبیل را با اختلال مواجه سازد. اما یکی از نکات جالب در این مجموعه، تنظیم زوایای چرخ هاست که بر خلاف تصور عموم هر کدام از آنها با محاسبات دقیق و اهداف مشخص مهندسی می گردند.

زاویه ی چرخ ها

به طور کلی موقعیت چرخ های اتومبیل در 4 زاویه اصلی: کمبر، کستر، تو و کینگ پین تعریف میشود که تنظیم صحیح آنها میتواند در افزایش طول عمر قطعات، عدم سایش نامتقارن لاستیک ها، بهبود پایداری و کیفیت سواری و همچنین نرمی و برگشت پذیری فرمان تاثیر گذار باشد. در ادامه توضیح مختصری در مورد هر کدام از این زوایا خواهیم داد. 

زاویه کمبر (Camber) :

اگر از روبرو (یا پشت سر) به چرخ های اتومبیل بنگریم مشاهده خواهیم کرد که لاستیک ها به شکل تقریباً قائم بر سطح اسفالت قرار گرفته اند. اما اگر با دقت بیشتر (و یا با ابزار دقیق) به بررسی این قسمت بپردازیم متوجه میشویم که در بسیاری مواقع تایرها نسبت به خط عمود دارای کمی زاویه میباشند. این زاویه را (که البته میتواند کاملاً منطبق بر خط عمود و در حقیقت صفر درجه باشد) با عنوان کمبر بیان میکنند. برای درک بهتر موضوع به شکل زیر توجه نمائید:

زاویه ی کمبر

همانطور که در تصویر مشاهده میشود اگر چرخ در راستای خط عمود قرار گرفته باشد کمبر صفر است. اما اگر قسمت فوقانی تایر ها به سمت بیرون متمایل شود کمبر مثبت و حالت برعکس که قسمت فوقانی تایرها به داخل منحرف شده کمبر منفی نامیده میشود. معمولاً در محور های جلو کمبر را کمی مثبت تنظیم مینمایند که وقتی اتومبیل اصطلاحاً زیر بار رفت زاویه به نزدیکی خط عمود (کمبر صفر) برسد تا حتی الامکان از لاستیک سایی غیر معمول پرهیز گردد. هنگامی که قسمت جلویی اتومبیل کاملاً زیر جک رفته و در هوا معلق است میتوانید این قضیه را مشاهده نمائید.

زاویه ی کمبر مثبت

دلیل دیگر استفاده از کمبر مثبت، فرمان پذیری بهتر و نرم تر در این حالت است. 

اما در چرخ های عقبی معمولاً زاویه کمبر کمی منفی تنظیم میشود. طراحان با این کار ضمن افزایش فاصله عرضی چرخ ها، مرکز ثقل را نیز کمی پایین میاورند و در نتیجه پایداری اتومبیل افزایش می باید. البته این زوایا باید کاملاً محاسبه شده و متناسب با سایر ویژگی های هر اتومبیل تنظیم گردند و در غیر این صورت مشکلاتی مثل لاستیک سایی نا متقاورن (در کمبر مثبت قسمت بیرونی و در کمبر منفی قسمت داخلی لاستیک بیشتر سائیده میشود)، چسبندگی ضعیف تر بخصوص در مسیر مستقیم، فشار مضاعف به اتصالات و سیستم تعلیق و حتی فشار نامتعارف و خطرناک به جداره لاستیک را بدنبال خواهد داشت.

کمبر منفی

پس گمان نکنید که هرچه کمبر را به سمت زاویه منفی (یا مثبت) ببرید عملکرد اتومبیلتان بهبود خواهد یافت! اتومبیل های تیونینگ شده با محاسبات دقیق این تغییرات را انجام میدهند و اگر هم صرفاً به دنبال جنبه زیبایی کمبر منفی هستید میبایست دردسرهای آن را به جان بخرید. 

کمبر منفی زیاد

در سیستم های تعلیق مستقل چرخ ها قادرند بسته به شرایط مختلف زاویه کمبر متغیری داشته باشند که با این کار ضمن جلوگیری از لاستیک سایی دائمی به وقت لزوم از نکات مثبت این قضیه بهره مند میگردند. البته در این شرایط ممکن است دقت تنظیمات این زاویه زودتر از یک اتومبیل معمولی بر هم خورد. مثلاً اگر به چرخ های عقب کراس اوورهای نه چندان گران قیمتی مثل سوزوکی ویتارا یا کیا اسپورتیج و.. نگاه کنید ممکن است این قضیه را با چشم غیر مسلح نیز مشاهده نمائید. بخصوص که این قبیل اتومبیل ها با توجه به نقطه ثقل بالا به کمبر منفی در چرخ های عقبی نیاز مبرمی دارند و بدلیل وزن نسبتاً زیاد و ضرباتی که در دست انداز ها تحمل میکنند ممکن است زودتر دچار تغییر زاویه کمبر شوند. البته بماند که در برخی اتومبیل های ایرانی و چینی علیرغم استفاده از سیستم تعلیق یکپارچه ساده باز هم این مشکل، شایع بوده و هست! 

به هر حال در صورت وقوع این اتفاق میبایست تنظیمات را به حالت استاندارد بازگرداند.

زاویه کستر (Caster) :

زاویه بین محور فرمان با خط عمود بر مرکز چرخ (از نمای جانبی) را زاویه کستر گویند. برای درک بهتر، تصویر زیر را مشاهده کنید:

زاویه ی کستر

هر گاه محور فرمان به سمت عقب خودرو متمایل باشد کستر مثبت (تصویر سمت راست)، و اگر به سمت جلو اتومبیل منحرف شود منفی (تصویر سمت چپ) و در صورتی که منطبق بر خط قائم باشد کستر صفر (تصویر وسط) میباشد.

معمولاً در محور جلو اتومبیل ها از کستر مثبت استفاده میگردد چرا که در این حالت گیجی فرمان به حداقل میرسد و ضمن پایداری بهتر، برگشت پذیری فرمان نیز تسهیل میگردد. ضمناً با استفاده از کستر مثبت دایو دماغه در هنگام ترمزگیزی کاهش خواهد یافت. 

زاویه تو (Toe) :

زاویه Toe یا همگرایی و واگرایی چرخ ها مربوط به حالت و زاویه ای است که نوک چرخ ها نسبت به یکدیگر دارند. هر گاه سر چرخ ها (قسمت جلویی تایرها) به سمت یکدیگر (داخل خودرو) متمایل شوند این حالت را Toe in یا همگرایی گویند و اگر جلو تایرها از هم دور (به سمت خارج خودرو) منحرف شوند، Toe out یا واگرایی اتفاق افتاده است. تنظیمات این قسمت نیز بسته به اتومبیل ها متفاوت است و طراحان سعی میکنند با توجه به شرایط اتومبیل زاویه را طوری قرار دهند که در هنگام حرکت و اعمال نیروی پیش برنده، چرخ ها تقریباً موازی با یکدیگر (و در راستای طول اتومبیل) قرار گیرند. ضمناً تنظیم این زاویه نیز در سایش یکنواخت لاستیک ها و فرمان پذیری بهتر موثر میباشد.

زاویه ی تو این و تو آوت

زاویه گینگ پین یا 

انحراف محور چرخ (King Pin):

به زاویه ای که بین خط فرضی عمود بر تایر (از نمای روبرو) و اهرم محور فرمان بوجود می آید زاویه محور چرخ یا گینگ پین گویند. تنظیم صحیح این زاویه نیز به پایداری و خوش فرمانی اتومبیل یاری میرساند و برگشت پذیری فرمان را نیز تسهیل مینماید. برای درک بهتر به تصویر زیر نگاه کنید. 

زاویه ی کینگ پین

همان طور که در ابتدای این مقاله  اشاره شد داشتن زوایای چرخ استاندارد و دقیق میتواند ضمن بهبود کیفیت سواری، امنیت و پایداری را نیز بهمراه داشته باشد. همچنین بدلیل کاهش فشار بر روی قطعات، طول عمر قسمت های مرتبط افزایش و هزینه ها کاهش خواهد یافت. اما این زوایای دقیق تا حدودی حساس هم هستند و ممکن است بر اثر یک ضربه (مثل افتادن در چاله های عمیق یا تصادف) و یا بر اثر مرور زمان (که این یکی با مکانیسم سیستم چرخ ها و کیفیت اتومبیل رابطه مستقیم دارد) از حالت استاندارد خارج شوند. گاهی این موارد به قدری شدید است که با چشم نیز دیده میشود و گاهی هم با علائمی مثل کشیده شدن یا سفت شدن فرمان خود را بروز میدهد. اما ممکن است میزان تغییر زوایا به قدری کم باشد که شما چیزی احساس نکنید و مشکل در طولانی مدت با خرابی لاستیک ها و اتصالات جلوبندی خودش را نشان بدهد که در این صورت یک هزینه اضافه نیز به دنبال خواهد داشت. به همین دلیل  که هر از گاهی (مثلاً در هنگام تعویض لاستیک ها و یا بعد از تصادف و هر گونه ضربه غیر عادی به چرخ ها) از تعمیر کارتان بخواهید تا این زوایا را بازدید و در صورت نیاز اصلاح نماید.