V tomto článku z cyklu „Elementy automobilového podvozku“ budeme hovořit o jevu Camber. Čtěte a zjistěte více o úhlu odklonu kol.
Úhel odklonění kol vzhledem k podložce (anglicky = camber) je kromě konvergence nejdiskutovanějším tématem v servisech při diagnostikování geometrie. Ale bez diskuze je, že právě tento úhel přímo souvisí se správnou pozicí kola na silnici (čím větší plocha styčných povrchů pneumatiky a podložky, tím získáváme větší přilnavost).
Jaký úhel odklonění kol vzhledem k podložce je nejlepší?
Představme si rotaci samostatného kola. Je jasné, že když bude kolo směřovat kolmo k podložce (tento úhel popisujeme jako úhel nulový), bude styčná plocha největší. To je ale samozřejmostí v případě, kdy se kolo točí samostatně, nemusí zatáčet a není součástí vozidla, které přes tlumič na kolo přenáší svou hmotnost.
Camber: různé úhly odchýlení kola
V situaci, kdy automobil projíždí zatáčkou, jsou odstředivé síly na něj působící zrovnováženy silami přilnavosti pneumatiky. Největší vliv na přilnavost má tlak – jeho zmenšení způsobuje ztrátu přilnavosti. Výsledkem je působení odstředivé síly, talk pneumatiky na podložku je větší po její vnější straně, menší po straně vnitřní. V tom momentě je pneumatiky zatížena nerovnoměrně, nevyužívá celé své přilnavosti. Z toho stejného důvodu dochází posléze k deformaci pneumatiky.
Camber: Tlak pneumatiky na podložku během jízdy rovně a po oblouku.
Je možné takovou situaci podchytit – stačí vychýlit kola vzhledem k podložce pod adekvátním úhlem (negativní camber). Tím se zvětší tlak působící na vnitřní stranu pneumatiky a zmenší se tlak působící na její vnější stranu. V zatáčce, kdy se navíc objeví odstředivé síly, se tím pádem tlak vyvíjený na vnitřní stranu nezmenší natolik, jako v případě pneumatiky kolmé k povrchu.
Camber: Camber negativní. Tlak pneumatiky na podložku během jízdy rovně a po oblouku.
Co se děje, když jsou kola vozidla nachýlená v pozitivním úhlu k povrchu silnice?
V takovém případě vozidlo vjíždějící do zatáčky má již vstupní zatížení vnitřních okrajů pneumatiky, které se dotýkají povrchu. Když se v důsledku projíždění zatáčkou objeví odstředivá síla – navýšené zatížení vnějších partií pneumatiky může způsobit její přetížení (na obrázku níže – červená barva). Výsledkem je urychlení opotřebování pneumatiky. Navíc automobil čerpá místo z přilnavosti celého povrchu běhounu pouze z přilnavosti jeho části.
Camber: Různé tlakové síly působící na kola v zatáčce – v závislosti na jejich úhlu odklonění.
Už víme, proč by kola měla být pod záporným úhlem vzhledem k povrchu, ale může být tento úhel libovolný?
Samozřejmě, že ne. Efekt popisovaný výše, díky kterému se v zatáčce tlakové síly působící na jednotlivé fragmenty pneumatiky „zprůměrují“, má rovněž negativní dopady. Pneumatika pod jakýmkoliv jiným úhlem než nulovým (kolmé) se opotřebovává během jízdy rovně, protože v tu chvíli tlačí na povrch nerovnoměrně. Proto také inženýři sestavující nápravu vozu hledají takový kompromis, aby se pneumatika opotřebovávala co nejméně při jízdě rovně a zároveň byla přilnavá při zatáčení.
Je nutné zachovat poměr v nastavení nepatrných úhlů právě kvůli přilnavosti. Musíme mít na paměti, že neúměrné zvětšení úhlu za účelem rovnoměrného zatížení dostává vnější okraj pneumatiky do pozice, kdy ztrácí přilnavost. Navíc můžeme pozorovat výrazný úbytek dezénu po jeho vnitřní straně.
Může mít snížení automobilu negativní důsledky způsobené nesprávnou hodnotou úhlu odklonění kol vzhledem k podložce?
Hodnoty camber, tj. úhlů kol vzhledem k povrchu silnice, jsou bezprostředně spojeny s výškou vozu a každé snížení má určitý vliv. V malém vozidle s pohonem na přední ose řešeným použitím sloupců McPherson dokáže snížení už o 25 mm vychýlit úhel camber z -0,3° na -0,6°. Proto je nutné také při každé úpravě vozu, co se týče jeho výšky, ujistit se, že geometrie nápravy splňuje náležité přípustné hodnoty. Jsou známy případy změny až o -1°, a to již při snížení kolem 60 mm. Je potřeba takové situace nepodceňovat, zvláště proto, že většina populárních automobilů s nápravou opírající se o MecPhersonovy sloupce nemá možnost regulovat tento parametr. Jediným východiskem je potom použití speciální nápravy s tak zvaným camber plate, který umožňuje přesunutí horního bodu stlačení tohoto sloupce.
Camber: Změna úhlu camber v důsledku snížení vozidla.
Věc se má úplně jinak v případě náprav mnoha vidlicových, kde je možné délkou horní vidlice regulovat potřebný úhel.
A jak to vypadá ve sportu?
Při pozorování závodů automobilů na dráze můžeme nejednou postřehnout velmi agresivně nastavený úhel camber. To má svůj význam, pokud je rychlost při projíždění zatáčkami mnohem vyšší a je tedy vyžadován větší hodnota úhlu camber (například v F1 dosahuje úhel přední nápravy dokonce -3,5°). Vybírá se na základě teplot v několika místech povrchu pneumatiky – cílem je, aby byly tyto plochy co možná nejblíže u sebe (čím více zatížená část pneumatiky, tím více se zahřívá).
Jaké jsou efekty jízdy s příliš velkými hodnotami úhlů odklonění?
Prvním, ne však nejvýraznějším, efektem je likvidaci vnitřní části styčné plochy pneumatiky a povrchu vozovky. To přináší s sebou dříve či později ztrátu řidičského průkazu, pokud vás zastaví policie, protože dezén se sjede pod povolenou hloubku.
Samo chování automobilu se stane při zatáčení v krajních případech dramatické, protože pneumatika nemá optimální rozložení tlaku vzhledem k povrchu. Zjednodušeně řečeno, řidič riskuje výraznou ztrátu přilnavosti.