Geometria kół pojazdów użytkowych (cz. 1)

Herkules Truck

Problemy z geometrią kół pojazdów użytkowych

Polskie firmy transportowe użytkują ponad milion pojazdów powyżej 3,5 t. Niedawno pod tym względem Polska wyprzedziła Niemcy (nieco ponad 900 000 pojazdów) i jest absolutnym liderem w dziedzinie logistyki i transportu drogowego w Europie. Z danych zaprezentowanych przez Europejskie Stowarzyszenie Producentów Samochodów (ACEA) wynika, że co szósta ciężarówka poruszająca się po drogach naszego kontynentu zarejestrowana jest w Polsce.

Naturalną konsekwencją tego stanu rzeczy jest rosnąca ilość serwisów specjalizujących się w naprawach pojazdów użytkowych. Jednym z ważniejszych problemów, jakie stoją przed branżą serwisową wszystkich typów pojazdów, jest właściwe utrzymanie stanu układów jezdnych, ponieważ ich geometria ma bezpośredni wpływ na stopień bezpieczeństwa, ale i ważny aspekt ekonomiczny. W przypadku pojazdów użytkowych ekonomia jest jeszcze bardziej znacząca, ponieważ dotyczy kosztu opon, zużycia paliwa oraz elementów zawieszenia. Testy wykazały, że przy właściwej geometrii układu jezdnego można zaoszczędzić nawet 10% paliwa. Jeszcze większe oszczędności występują w zużyciu opon, gdzie uzyskano średnio około 30-procentową poprawę, a w szczególnych przypadkach czas eksploatacji opon wydłużył się o połowę. Takie efekty są możliwe tylko w przypadku ustawienia prawidłowej geometrii nie tylko osi przedniej, ale i pozostałych. Dodatkowym plusem dobrze wyregulowanych parametrów mających wpływ na optymalne toczenie się pojazdu jest mniejsze zmęczenie kierowcy, który nie musi zmagać się z kierowanym przez siebie autem.

Zrozumienie idei
Pomimo tego, że tematyka tzw. geometrii kół jest ogólnie znana od dziesięcioleci, to nadal krąży wiele mitów i błędnych teorii. W wielu warsztatach nadal geometrię układu jezdnego nazywa się po prostu „zbieżnością”, a nie dotyczy to jedynie nazewnictwa. Najgorzej jest w przypadku, gdy kontrola i ewentualna regulacja zaczyna się i kończy właśnie na tym parametrze...

Problemy zaczynają się już na etapie zrozumienia podstawowych zagadnień. Geometria w pojazdach ciężarowych często bywa bardziej skomplikowana niż w osobowych, ponieważ bywają one np. wieloosiowe z kilkoma osiami skrętnymi. Dochodzą do tego różnego typu: naczepy i przyczepy. Podczas pomiaru pojazdów o konstrukcji ramowej pomiar wykonywany jest w odniesieniu do ramy nośnej pojazdu lub jako układ kół i osi. Przed rozpoczęciem analizy systemu pomiaru i regulacji parametrów należy zwrócić uwagę na dwa etapy pomiaru geometrii pojazdów o konstrukcji ramowej:

pomiary kątów poziomych względem osi stanowiącej oś środkową ramy nośnej,
pomiary katów poziomych rozpatrywane jako układ kół i osi niezależny od kształtu ramy.

Od czego zacząć?
Przed przystąpieniem do pomiarów oraz regulacji parametrów układu jezdnego należy bezwarunkowo wykonać kilka ważnych czynności przygotowawczych. Pominięcie tego etapu zapewne spowoduje błędne wyniki, a zamiast poprawy własności jezdnych może się okazać, że problem zostanie jedynie powiększony.

Czynności przygotowawcze:

sprawdzić rozmiary opon;
wyrównać ciśnienie w każdej z nich zgodnie z zaleceniami producenta pojazdu;
prawdzić stan zawieszenia;
kontrolować luz kierownicy oraz drążków kierowniczych;
skontrolować inne luzy w układzie kierowniczym;
sprawdzić, czy nie występuje nadmierne bicie obręczy kół;
wycentrować układ kierowniczy, ustawiając przekładnię zgodnie z oznaczeniem na obudowie (jeśli przekładnia ma inną konstrukcję, to licząc obroty w lewo i w prawo, ustawić ją możliwie dokładnie w środku zakresu skrętu).

Pomiary
Jest tylko jedna dobra odpowiedź na pytanie, jakie parametry geometrii kół są najważniejsze: wszystkie są ważne. Przy problemach z zachowaniem się pojazdu na drodze albo z nadmiernym zużyciem opon i elementów zawieszenia należy skontrolować ich jak najwięcej. Należy przy tym zachować odpowiednią kolejność czynności (łącznie z przygotowaniem pojazdu) oraz staranność podczas diagnostyki.

Istotnym warunkiem skuteczności działań jest odpowiedniej jakości urządzenie pomiarowe, jednak sama jakość i marka nie wystarczy, ponieważ stosowane w warsztatach urządzenia są często niewłaściwie skalibrowane. To kolejny poważny problem.

Jak można skutecznie mierzyć i regulować geometrię przy braku pewności, czy otrzymane wyniki diagnozy są poprawne? Trzeba uwzględniać walory użytkowe stosowanych urządzeń. Najlepsze efekty dają systemy niewymagające operacji kompensowania bicia obręczy kół. Bardzo dobre opinie mają uchwyty magnetyczne wyposażone w adaptery do obręczy aluminiowych. Istotne jest również zdalne sterowanie, np. przy użyciu smartfona z odpowiednią aplikacją.

Geometria a naprawy powypadkowe
Bardzo często pomiary geometrii pojazdów ramowych wykonywane są już w trakcie ich prostowania. W tym przypadku pierwszym etapem jest pomiar i ewentualne prostowanie ramy nośnej. Po uzyskaniu odpowiedniego kształtu ramy można przystąpić do kontroli oraz regulacji parametrów geometrii układu jezdnego, w pierwszym etapie bazując na ramie nośnej. W przypadku, gdy stwierdzone zostanie skrzywienie ramy, najpierw należy przeprowadzić jej naprawę, a następnie wykonać pomiary i regulacje parametrów. W przypadku zauważenia jakichkolwiek śladów uszkodzenia ramy trzeba bezwzględnie dokonać sprawdzenia jej geometrii. Pierwszym pomiarem, który wykonuje się podczas kompleksowej kontroli geometrii, jest sprawdzenie odchylenia kół tylnej stałej osi kół od osi środkowej ramy (nie osi symetrii, ponieważ konstrukcja ramy nigdy nie jest symetryczna). Czynność ta pozwoli na zachowanie odpowiedniego usytuowania układu kół i osi względem ramy pojazdu. Daje to gwarancję, że bazując przy dalszym pomiarach na ramie, nie zostanie popełniony jeden z najpoważniejszych błędów dotyczących ustawienia kątów poziomych, jakim jest odchylenie osi geometrycznej jazdy od osi środkowej. Oś geometryczna jazdy jest dwusieczną kąta całkowitej zbieżności kół osi tylnej. Po sprawdzeniu i ewentualnym właściwym ustawieniu położenia osi tylnej można przystąpić do kolejnych pomiarów i regulacji.

Możliwe problemy
Wbrew obiegowym opiniom przyczyną tzw. ściągania nie są wyłącznie błędy dotyczące niewłaściwego ustawienia zbieżności kół osi kierowanej. Najczęściej powody niestabilnego zachowania pojazdu podczas jazdy są bardziej złożone i mogą wynikać z zupełnie innych przyczyn. Najczęściej są to:

zbyt duże luzy w układzie kierowniczym;
zużyte lub uszkodzone opony oraz nadmierne bicie promieniowe i osiowe obręczy kół;
niewłaściwy kąt wyprzedzenia osi sworznia zwrotnicy (Najczęściej problemy pojawiają się, kiedy jedna strona znacznie różni się od drugiej. W niektórych pojazdach producenci przewidują zastosowanie specjalnych klinowych podkładek regulacyjnych. W przypadku braku możliwości korekcji konieczna jest naprawa blacharska, polegająca na ingerencji w kształt ramy nośnej w miejscu mocowania zawieszenia);
niewłaściwe ustawienie poszczególnych osi względem osi kierowanej.

O jednostkach
Parametry geometrii układu jezdnego pojazdu są wartościami kątowymi. W przypadku pochylenia kół, pochylenia i wyprzedzenia zwrotnic oraz skrętu kół jest to jednoznaczne. W przypadku zbieżności kół spotyka się dwa sposoby określania wartości tego parametru. Nadal funkcjonuje w warsztatach i na niektórych stacjach diagnostycznych pomiar zbieżności kół w „mm”, co nie jest błędem merytorycznym, ale powinno być zastąpione pomiarem w wartościach kątowych (stopniach). Zaleca się stosowanie wartości kątowych, ponieważ kąt jest niezależny od średnicy obręczy pojazdu i jest zawsze stały. Zbieżność w „mm” jest dodatkowo uzależniona od średnicy obręczy. W niektórych przypadkach spotyka się podawanie wartości zbieżności kół w „mm/m”, co jest mylone ze zbieżnością w „mm”. Jest to jednak inna jednostka, niezależna od średnicy obręczy kół mierzonego pojazdu. Jest to bardzo częsty błąd, który może być brzemienny w skutkach. Należy zwrócić uwagę, że w przypadku wartości kątowych mogą to być stopnie, minuty oraz dziesiętne części stopnia.

Geometria kół pojazdów użytkowych (cz. 2)