Laboratorul 7Diagnosticarea geometriei roilor

Roile automobilului care cuprind att prile nedeformabile, adic jantele, ct i cele deformabile, adic pneurile, au un rol esenial n rularea automobilului. Ele suport greutatea acestuia i l menin pe o traiectorie fixat, tocmai datorit aderenei pneurilor. Roile mai servesc la schimbarea direciei automobilului i contribuie la ameliorarea suspensiei datorit elasticitii aerului din pneuri i flexibilitii cauciucului.Procesul de diagnosticare al roilor are n vedere, n special, verificarea geometriei i echilibrarea lor.Eforturile suplimentare care apar la nivelul roilor din cauza dezechilibrului ngreuneaz conducerea automobilului, nrutind inuta de drum. Astfel, la o anumit vitez, automobilul poate cpta vibraii periculoase, iar roile nu mai menin contactul cu solul n condiiile normale direcia se menine cu dificultate, iar eficiena frnelor se diminueaz. Dezechilibrarea roilor se poate datora att procesului de fabricaie ct i celui de exploatare.Noiunea de geometrie a roilor implic, n principiu, o serie de unghiuri i distane care fac planurile verticale ale roilor s difere de la o aezare perfect paralel cu planul longitudinal vertical al automobilului, respectiv de perpendicularitate dou cte dou pe axa punii aferente.Unghiul de convergen reprezint unghiul cu care roile deviaz de la axa longitudinal a autovehiculului, prin urmare de la direcia de mers. Convergena este necesar tocmai pentru a putea menine roile paralele cu direcia longitudinal de deplasare prin anularea efectului forelor rulare i a momentului de autoaliniere care tind s comprime pneurile n suspensie i s devieze astfel roata de la direcia respectiv.

Convergena se poate defini i prin diferena ecartamentelor msurate n partea frontal, respectiv n spate la perechea de roi aparinnd aceleiai puni. Valoarea negativ a diferenei respective indic o convergen pozitiv i vice-versa.

Divergena roilor uureaz virajele, reducnd timpul de rspuns al sistemului de direcie, n timp ce convergena lor ajut la meninerea direciei autovehiculului respectiv. Din acest motiv, autoturismele de ora se proiecteaz cu o convergen pozitiv, iar automobilele de raliu cu o convergen uor negativ.

Unghiul de bracare semnific valoarea unghiurilor fcute de fiecare roat de direcie la efectuarea unui viraj atunci cnd o roat bracheaz mai mult fa de cealalt. n timpul deplasrii n curb, roile unui autovehicul se rotesc, deci i roile de direcie din fa n jurul centrului de virare, care se afl n prelungirea axei punii posterioare. Astfel roile pot rula fr s patineze sau s derapeze.Prin urmare fiecare roat directoare trebuie s bracheze cu unghiuri diferite n funcie de unghiul razei traiectoriei aferente.

Unghiul de cdere (camber angle) msoar nclinarea roii de la direcia vertical atunci cnd este privit din fa autovehiculul. Dac n partea sa superioar pneul este plasat spre interiorul autovehiculului, sensul unghiului de cdere este negativ.

n general, suspensia se proiecteaz astfel nct, nencrcat, autovehiculul s aib un unghi de cdere negativ, valorile cuprinse ntre -0,5 i -3 fiind cele mai uzuale.Unghiul de cdere influeneaz proprietile sistemului de suspensie i de manevrabilitate a autovehiculului, dintre parametrii ce definesc geometria direciei fiind principalul responsabil pentru modificrile aderenei.La rularea n curb apare, n plus, i micarea de ruliu ce tinde s ncline caroseria automobilului printr-o pivotare pe roile dinspre exteriorul curbei, cu alte cuvinte s le devieze ntr-un unghi de cdere pozitiv. Prin urmare, este necesar ca roata s fie prevzut deja cu ununghi de cdere uor negativ.Unghiul de cdere se modific permanent odat cu micarea n sus sau n jos a suspensiei (echivalent cu trecerea peste obstacole sau cu mrirea sarcinii pe roat).Poziia roii care asigur un maxim de aderen este cea vertical. Cea mai simpl metod de a pstra poziia vertical, cu talonul benzii de rulare paralel cu drumul i a menine astfel aderena maxim, const n prinderea caroseriei de roat prin dou brae egale i paralele. Cele dou brae permit roii s se deplaseze n plan vertical i s treac peste denivelri fr a antrena i caroseria. O astfel de acionare a ansamblului roat, brae, caroserie poate fi urmrit pe schema simplificat din figura 1.

Figura 1. Funcionarea suspensiei cu dublu bra la trecerea roii peste obstacolePentru a reduce efectele negative se folosesc suspensiile dublu bra cu brae inegale, cel superior fiind mai scurt. Automobilele sunt proeictate cu un mic unghi de cdere negativ n condiiile de sarcin nul, iar atunci cnd automobilul este ncrcat unghiul de cdere devine nul. Nu exist un unghi optim de cdere, fiind necesar un compromis ntre o traciune optim, respectiv o stabilitate maxim n curbe. La stabilirea unghiului de cdere trebuie inut cont i de fora aerodinamic portant ce tinde s ridice faa automobilului modificnd astfel ncrcarea roilor.Ca o regul valabil i n cazul convergenei, unghiul de cdere se alege astfel nct s asigure o aderen, o stabilitate i o manevrabilitate optim, respectiv o uzur minim a pneurilor n condiiile de rulare i n special de rulare la viteze mari ale autovehiculului.

Unghiul de fug determin o stabilitate a direciei automobilului permind meninerea direciei longitudinale cu un efort minim la roile din fa. Efectul de autorevenire a roilor de pe direcia dreapt de deplasare odat cu ieirea dintr-o curb (la fel i a volanului) se datoreaz existenei unghiului de fug i a nclinrii axei de pivotare.Unghiul de fug negativ rezult atunci cnd pivotul superior este montat anterior comparativ cu cel al braului inferior determinnd astfel un punct de contact roat-sol plasat n faa punctului virtual al sarcinii. Unghiul de fug negativ determin o stabilitate redus a controlului direciei, oferind n schimb o manevrabilitate sporit la viteze reduse.Un unghi de fug pozitiv cu valori prea mari va conduce la creterea efortului necesar direcionrii roilor, la oscilaii nedorite ale acestora i la o transmitere excesiv a ocurilor datorate contactului roat-drum.Valori negative prea mari ale unghiului de fug determin o instabilitate nepermis mai ales la viteze mari, pstrarea cursului drept fiind dificil. Unghiul de fug are o influen mult mai redus asupra uzurii pneurilor comparativ cu cea a unghiului de convergen sau de cdere. Acest unghi este reglabil la majoritatea autovehiculelor destinate transportului de persoane, respectiv la autovehiculele de mic i mediu tonaj pentru transport de marf. Reglarea unghiului de fug i a axei de pivotare a roii se realizeaz prin ajustarea poziiei braelor suspensiei (att cel lung ct i cel scurt) pentru a compensa efectele uzurii asupra geometriei sistemelor de suspensie i direcie.Unghiul de nclinare transversal a pivotului este unghiul format de axa pivotului i verticala, msurat n plan transversal.

Unghiul de cdere al roii i nclinarea axei pivotului roilor anterioare sunt optimizate ntre ele astfel nct la fiecare roat s se formeze un bra de rulare fie pozitiv, fie negativ, cel din urm fiind responsabil pentru uurina manevrrii direciei. La bracarea volanului roile tind s ntre n carosabil n josul braului de rulare.

Acest fenomen se poate produce la comprimarea sau la destinderea suspensiei atunci cnd unghiul de cdere scade la comprimare, iar unghiul nclinrii transversale a axei pivotului crete. n cazul destinderii suspensiei, aciunile au loc invers.Unghiul de nclinare longitudinal a pivotului reprezint nclinarea longitudinal a axei pivotului. Acesta este obinut prin nclinarea pivotului astfel nct prelungirea axei lui s ntlneasc calea ntr-un punct situat naintea punctului de contact roata-cale de rulare. Astfel, dup bracare, roile au tendina de revenire la poziia de mers n linie dreapt.

Graie nclinrii pivotului apare un moment stabilizator exercitat asupra roii ce caut s readuc roata n poziia corespunztoare mersului n linie dreapt. Cu ct elasticitatea pneurilor se mrete, cu att momentul stabilizator se mrete i el deoarece reaciunea se deplaseaz mai mult n spate fa de centrul petei de contact. Unghiul de nclinare al pivotului, printre altele, creaz fenomenul de ntoarcere al roii n poziia de mers nainte; de asemenea, tinde s menin aceast poziie dup un impact cu un obstacol. Acest efect natural, care este de o importan vital, datorit nclinaiei pivotului, deriv din faptul c roata, atunci cnd se nvrte n jurul acestei axe oblice, formeaz un con cu vrful de jos.n cadrul laboratorului diagnosticarea geometriei roilor s-a fcut cu ajutorul standului Bosch asemntor cu cel din figura de mai jos. Acesta poate fi utilizat numai pentru msurarea i reglarea geometriei roilor autoturismelor i autovehiculelor comerciale uoare.

O gam larg de echipamente utilizate n standurile de diagnosticare a alinierii ce au la baz emitoare n infrarou sau de tip laser i receptoare optice de tipul camerelor de luat vederi sau captatorilor de tip CCD permit, pe lng determinarea unghiurilor de nclinare a roii n plan orizontal sau vertical i msurarea distanelor de poziionare dintre traductoarele optice plasate pe roi.Acest sisteme calculeaz coordonatele roilor fa de un sistem arbitrar de coordonate, apoi este translatat n raport cu axa central a traductoarelor, cu axa longitudinal central sau n raport cu orice cadru al structurii caroseriei autovehiculului.n componena unor astfel de standuri de test sunt incluse n principal dou perechi de sisteme traductoare conectate la un computer prin legturi cablate, prin canale optice n infrarou, sau prin canale radio.Calculatorul este programat s efectueze o serie de calcule i algoritmi specifici n urma crora se determin att unghiurile ct i poziiile relative ale roilor. O parte din operaii pot fi transferate la sistemele de traductori care sunt prevzute n acest caz cu dispozitive inteligente de calcul.Diagnosticarea i corecia erorilor de aliniere se efectueaz printr-un numr de operaii specifice care, ca principiu i succesiune sunt asemntoare pentru marea majoritate a sistemelor optice de diagnosticare.Autovehiculul a fost amplasat pe o ramp cu dou ine orizontale a cror nlime se regleaz automat pentru a permite acces optim al tehnicianului n orice punct al caroseriei. Pe fiecare roat a avut amplasai senzorii de aliniere, operaia de montare a lor neimpunnd o precizie prea mare.n pasul urmtor s-au efectuat determinrile alinierii fiecrei roi prin msurtori directe sau prin operaii indirecte. Astfel, msurtorile clasice ale unghiurilor de cdere i convergen realizate n raport cu planul vertical al roilor presupun o poziie staionar a acestora i msurarea direct a valorilor unghiulare.n schimb, determinarea unghiului de fug sau a unghiului de nclinare a axei de pivotare este o operaie dinamic ce a presupus urmrirea variaiei unghiului de cdere n raport cu modificarea unghiului de bracare. Ea s-a realizat printr-o rotire a roilor din fa, de la stnga la dreapta sau vice-versa, cu unghiuri cuprinse ntre 10 i 30 msurnd valorile unghiului de cdere pentru diverse valori ale unghiului de bracaj.Din msurtorile respective, prin metode bine cunoscute s-a determinat unghiul de fug i cel de nclinare a axei de pivotare. De asemenea, odat determinate unghiurile de orientare a roilor s-au putut calcula i ceilali parametri reprezentativi ai alinierii autovehiculului respectiv.Este foarte important ca n timpul operaiunii s nu se ntrerup comunicarea ntre camerele traductoarelor.n final vor aprea pe ecran valorile msurate pentru fiecare unghi att pentru puntea din fa, ct i pentru puntea din spate. Valorile gsite corecte se vor afla pe fond verde, iar cele greite pe fond rou.