مشاكل زوايا العجلات .. أسبابها وطرق تفاديها (1-2)

لا شك في أن عدم ضبط زوايا العجل يؤدي إلي مشاكل في التوجيه واتزان السيارة وتآكل في الإطارات وزيادة استهلاك الوقود ومن هذا المنطلق وجدنا أهمية إلقاء الضوء علي هذا الموضوع. البداية مع تصنيف زوايا العجلات، فهناك العديد من الزوايا العجل بالسيارة والتي ويمكن تقسيمها كالتالي:
أ- زوايا العجل الأمامي وزوايا العجل الخلفي.
ب- زوايا قابلة للضبط وزوايا ثابتة (غير قابلة للضبط)
ج- زوايا خاصة بميل العجلة وزوايا خاصة بميل محور توجيه العجلة.
زوايا العجل:
1- زاوية الكاستر (زاوية ميل محور توجيه العجلة بالنسبة للمستوي الرأسي, للخلف أو للأمام)
2- زاوية الكامبر (زاوية ميل العجلة بالنسبة للمستوي الرأسي, حول المحور العرضي للعجلة)
3- زاوية التو إن (ميل العجلة بالنسبة للمستوي الرأسي, حول المحور الرأسي للعجلة)
4- زاوية استيرنج أكسل (ميل محور توجيه العجلة بالنسبة للمستوي الرأسي, للداخل أو الخارج)
زاوية الكاستر (الزاوية موجبة بالشكل)
زاوية ميل محور توجيه العجل (الزاوية موجبة بالشكل)
ميل محور توجيه العجلة موازي لمستوي العجلة. تكون زاوية الكاستر موجبه عندما تميل النقطة العليا لمحور التوجيه لاتجاه مؤخرة السيارة.
ميل محور توجيه العجلة عمودي علي مستوي العجلة. تكون زاوية ميل محور توجيه العجلة موجبة عندما تميل النقطة العليا لمحور التوجيه لداخل السيارة.
زاوية الكاستر هي زاوية ميل محور توجيه العجلة للخلف أو الأمام بالنسبة للمستوي الرأسي عند النظر إليها من الجانب. عند توجيه العجلة, فإنها تدور حول محور مثبت في نظام التعليق. الكاستر هي زاوية ميل هذا المحور, وهي زاوية مقاسة بالدرجات. وعند النظر من السيارة من الجنب في حالة أن أعلي نقطة للمحور تتجه ناحية خلف السيارة, فإن زاوية الكاستر تعتبر موجبة (+), وفي حالة أنها تتجه ناحية المقدمة فإن الزاوية الكاستر تكون سالبة (-).وتكون زاوية الكاستر هي أول زاوية في ترتيب ضبط الزوايا عند القيام بضبط زوايا العجل. زاوية الكاستر لكل عجلة علي نفس المحور يجب أن تكون متساوية, في حالة عدم تساوي زاويتي الكاستر علي نفس المحور يؤدي ذلك إلي انحراف السيارة إلي للجانب الذي به زاوية كاستر أقل.
ويؤدي وجود زاوية كاستر موجبة بالعجلة علي العمل علي إرجاع العجلة ذاتيا إلي مسار الخط المستقيم عند ترك السائق عجلة القيادة بعد التحويد. وهذا يعني أن السائق لا يحتاج إلي المحافظة علي توجيه السيارة عند السير في خط مستقيم.
وتؤثر زاوية الكاستر علي التحكم في الاتجاه لنظام التوجيه ولكن لا تؤثر علي تآكل الإطارات. وتتأثر زاوية الكاستر بارتفاع السيارة, ولهذا فإنه من المهم المحافظة علي ارتفاع الجسم المصمم عليه, فتحميل السيارة أكثر من اللازم أو وجود نابض خلفي ضعيف سوف يؤثر علي زاوية الكاستر.
معظم السيارات لها زاوية كاستر موجبة. ولكن لماذا كانت معظم السيارات ما قبل 1975 لها زويا كاستر سالبة؟
هناك سببين لذلك: الزاوية السالبة تسهل عملية التوجيه (الاحتياج إلي قوة أقل في توجيه السيارة). والسبب الأخر أن السيارات في هذا الوقت لم تكن مجهزة بإطارات راديال، فالإطارات غير القطرية عندها خاصية الانبعاج عند السرعات العالية بحيث أن منطقة التلامس تتحرك للخلف بالنسبة لمركز العجلة, مؤدية إلي تلاقي محور زاوية الكاستر أمام منطقة التلامس, وبذلك تصبح زاوية الكاستر موجبة مع زيادة السرعة. عند تركيب إطارات قطرية (التي ليس لها هذه الخاصية) في تلك السيارات فإن تلك السيارات سوف تعاني من مشاكل زوايا الكاستر السالبة.
الشائع أن زاوية الكاستر (ميل- المحور الرئيسي Kingpin أو الخط الوهمي المار بين مركز الوصلة الكروية العليا إلي مركز الوصلة الكروية السفلي- عن الرأسي) تكون في حدود 2 درجة. وقد تصل في بعض السيارات إلي 10 درجات لتحسين عمل زاوية الكامبر في رجوع العجلة بعد الدوران، ولكن تحتاج السيارة لتوجيه مؤزّر power steering للتغلب علي صعوبة التوجيه مع زيادة زاوية الكاستر.
تأثير اختلاف زاوية الكاستر عن القيمة المطلوبة:
المشكلة :
زاوية كاستر موجبة أكثر من اللازم
- صعوبة في التوجيه
- أحساس أكثر بمطبات الطريق
- اهتزاز العجلة
زاوية كاستر سالبة أكثر من اللازم
- توهان السيارة (السيارة يصعب التحكم فيها)
- التأرجح من الشمال لليمين
- عدم الاتزان في السرعات العالية
عدم تساوي زاوية الكاستر للعجلتين
- يحدث انحراف ناحية العجلة التي بها زاوية كاستر: الأكثر قيمة سالبة/ الأقل قيمة موجبة
في معظم سيارات الجر الأمامي زاوية الكاستر مثل زاوية الكامبر ليس لها ضبط.
زاوية الكاستر بالنسبة لمحور الدفع:
- تكون زاوية الكاستر موجبه لسيارات الدفع الخلفي
- وتكون سالبة لسيارات الجر الأمامي
هذا الضبط لزاوية الكاستر يؤدي إلي تولد عزم ذاتي لتعديل مسار العجلة للأمام. هذا العزم الناتج يزداد مع السرعة ومع زيادة جهد الجر.
تأثير اختلاف زاوية الكامبر عن القيمة المطلوبة:
المشكلة
زاوية كامبر موجبة أكثر من اللازم
- تآكل مبكر في الإطار من الخارج
- تآكل شديد في أجزاء التعليق
زاوية كامبر سالبة أكثر من اللازم
- تآكل مبكر في الإطار من الداخل
- تآكل شديد في أجزاء التعليق
عدم تساوي زاوية الكامبر للعجلتين
- يحدث انحراف ناحية العجلة التي بها زاوية كامبر: الأكثر قيمة موجبة