A A A

Stateczność ruchu samochodu

Statecznością samochodu podczas ru- chu nazywamy zdolność do zacho- wania nadanego mu przez kierowcę kierunku jazdy. Utrata stateczności ruchu, a więc niezależna od woli kierowcy zmiana kierunku jazdy, może być wywołana omawianymi już w poprzednim rozdziale zjawiskami przekro­czenia maksymalnej dopuszczalnej prędkości na zakręcie, impulsami ze­wnętrznymi, a więc bocznym wiatrem, nierównościami drogi itp. Rzeczywisty kierunek ruchu a Bardzo istotny wpływ na sta­teczność ruchu ma zjawisko bocznego znoszenia opon. Omawiając ruch krzywolinio­wy samochodu nie braliśmy dotychczas pod uwagę od­kształceń sprężystych ogumie­nia, wywołanych działaniem sił bocznych. Pod wpływem działania tych sił zmienia się rozkład nacisków i odkształceń na powierzchni styku opony z jezdnią oraz występują mi-kropoślizgi o kierunku poprze­cznym do kierunku ruchu. W efekcie miejsce przylegania ko­lejnego elementu bieżnika do nawierzchni przesuwa się w bok względem elementu po­przednio współpracującego z jezdnią (rys. 9.6). Wskutek tego rzeczywisty kierunek ru­chu koła odchyla się od płasz­czyzny obrotu — a więc od kierunku ustawionego przez kierowcę. Zjawisko to nazy­wamy bocznym znoszeniem opon, a kąt 8 zawarty między rzeczywistym kierunkiem ru­ chu i płaszczyzną obrotu koła nazywamy kątem bocznego znoszenia. Boczne znoszenie kół powoduje zmianę położenia chwilowego środka obrotu (rys. 9.7), a co za tym idzie, zmianę chwilowego promienia skrętu. Wprowadzając pojęcie średnich kątów znoszenia osi przedniej SP i tylnej Sr, można wyprowadzić zależność określającą długość chwilowego promienia skrętu R' z uwzględnieniem znoszenia. Zależności geometryczne pomiędzy poszczególnymi wielkościami ilustruje rys. 9.8. m = R' tg (P-8P) n = R' tg Sr [tg (P-8P) + tg o>] Ponieważ kąty znoszenia &P i BT są małe w porównaniu z kątem skrętu p, więc można w przybliżeniu przyjąć, że tg (p — 8P) « tg p—SP oraz tg Sr « Sr, wówczas / = ^'[tgp-(8P-Sr] stąd R' = (9.12) tgp-(SP-Sr) Gdyby pominąć kąty znoszenia, przyjmując 8P = Sr = 0, wówczas wzór 9.12 przybierze postać wyprowadzonej już zależności 9.1, określającej chwilowy promień skrętu R bez uwzględnienia znoszenia. Wartości kątów BP i Sr zależą od konstrukcji opon, ciśnienia w ogumieniu oraz od wartości sił poprzecznych, działających na koła. Po­nieważ siły poprzeczne zależą od prędkości jazdy, więc, nawet na łuku o sta-ym promieniu krzywizny R, rzeczywisty promień skrętu R' zależy od pręd­kości jazdy. Kąty znoszenia przedniej i tylnej osi są różne. Porównując wzory 9.1 i 9.12 łatwo zauważyć, że jeżeli różnica kątów znoszenia przedniej i tylnej osi jest dodatnia (tzn. SP > 8r), to rzeczywisty chwilowy promień skrętu R' jest większy od chwilowego promienia skrętu R, wynikającego tylko ze skręcenia kół o kąt p (bez uwzględnienia znoszenia). Mówiąc inaczej — jeżeli 8p > Sr, wówczas wskutek znoszenia samochód ma tendencję do sa­moczynnego powiększania promienia skrętu. Samochód taki nazywamy podsterownym. Jeżeli Sp < 8r, wówczas R' < R, co oznacza, że wskutek zno­szenia samochód ma tendencję do samoczynnego zmniejszania promienia skrętu, a więc do „zacieśniania" skrętu. Taki samochód nazywamy nadsterow-nym. Ponieważ jednak wartości kątów znoszenia zależą między innymi od prędkości jazdy, więc ten sam samochód w pewnym zakresie prędkości może być podsterowny, a w innym zakresie nadsterowny. Znoszenie boczne kół ma także istotny wpływ na zachowanie się samochodu w ruchu prostoliniowym, gdy chwilowo przyłożona zostanie do niego siła boczna. Taki jednorazowy impuls, wywołany podmuchem wiatru lub nierównością nawierzchni, powoduje znoszenie boczne kół, pomimo że kierownica ustawiona jest w położeniu jazdy wprost. Prowadząc linie prostopadle do wektorów chwilowej prędkości osi przedniej i tylnej (rys. 9.9) można wyznaczyć chwilowy środek obrotu wywołanego bocznym zno­szeniem. Jak widać z rysunku, zachowanie się samochodu pod wpływem bocznego impulsu jest zupełnie inne w przypadku samochodu nadsterow-nego i podsterownego. Samochód nadsterowny (SP < 8r) obraca się wokół chwilowego środka obrotu leżącego z tej strony, z której działa siła boczna. W związku z tym pojawiająca się przy obrocie siła odśrodkowa Fr działa w tę samą stronę co siła boczna i zjawisko znoszenia wzmacnia się. Zmniej­sza się chwilowy promień skrętu, siła odśrodkowa wzrasta i kierunek ruchu samochodu coraz bardziej odchyla się od zamierzonej jazdy wprost. Zja­wisko prowadzi więc do utraty stateczności. Samochód podsterowny (BP > 8T) obraca się wokół środka obrotu leżącego z przeciwnej strony niż przyłożona jest siła boczna. Powstająca wskutek obrotu siła odśrodkowa Fr działa więc przeciwnie niż siła powodująca znoszenie. Samochód podsterowny ma więc tendencję do samoczynnego powracania do ruchu prostoliniowego. Z przeprowadzonego rozumowania można wyciągnąć jeszcze jeden wniosek. Jeżeli z jakichkolwiek przyczyn dojdzie do utraty przyczepności (bocznego poślizgu) kół jednej z osi, wówczas, jeżeli jest to oś przednia, SP > Sr = 0 i samochód zachowuje się tak, jak samochód posterowny. Znacznie niebezpieczniejszy jest poślizg osi tylnej, gdyż wówczas 8T > 8P = = 0 i podobnie jak w przypadku samochodu nadsterownego dojść może do całkowitej utraty stateczności.