Способность управляемых колес сохранять нейтральное положение при прямолинейном движении и самостоятельно возвращаться в это положение в случае отклонения от него называется способностью колес к стабилизации. При хорошей стабилизации управляемых колес машина может длительно сохранять прямолинейность движения без вмешательства водителя. В таком случае говорят, что машина «хорошо держит дорогу». Наоборот, если управляемые колеса обладают плохой стабилизацией, то при всяких случайных отклонениях их в сторону водитель должен воздействовать на рулевое колесо, что делает управление машиной излишне утомительным. Большое значение имеет стабилизация управляемых колес при «повороте. Хорошая стабилизация помогает управляемым колесам самостоятельно возвращаться в нейтральное положение в конце поворота.
Различают четыре вида углов установки управляемых колес: развал колес, наклон шкворней — поперечный и продольный и схождение колес.
Угол развала колес (рис 1) представляет собой угол наклона средней плоскости колеса к продольной плоскости, перпендикулярной поверхности дороги. Угол развала считают положительным, если верхняя часть колеса находится дальше от середины машины, чем нижняя, как показано на схеме.
Шкворни поворотных цапф колес устанавливают с наклоном в двух плоскостях: поперечной и продольной. Угол поперечного наклона шкворня показан на рисунке 1а, угол продольного наклона шкворня — на рисунке 1б. При поперечном наклоне верхний конец шкворня располагается ближе к середине машины, чем нижний. Угол положителен, если нижний конец шкворня расположен впереди верхнего конца; при: наклоне шкворня в обратную сторону угол отрицателен.
Угол схождения колес (рис. 1, в) характеризуется разностью расстояний А и В, замеренных между внутренними боковинами шин в горизонтальной плоскости, проходящей через центры обоих колес, установленных в нейтральное положение. Этот угол положителен, если расстояние между колесами спереди меньше, чем сзади.
Оценим влияние отдельных факторов на стабилизацию управляемых колес.
Развал колес при движении машины способствует появлению силы R (составляющей нормальной реакции дороги на управляемое колесо), направленной вдоль оси колес и постоянно прижимающей его к внутреннему подшипнику ступицы. Если бы этой силы не было, то колесо даже при небольшом осевомзазоре в подшипниках находилось бы в неустойчивом положении, прижимаясь то к внутреннему, то к наружному подшипнику. Передвижение колеса вдоль своей оси вызвало бы раскачивание управляемых колес машины и вследствие этого повышенный износ шин и подшипников колес, а также ухудшение устойчивости движения.
При наличии поперечного наклона шкворней выход колеса из нейтрального положения сопровождается подъемом передней части машины. Это видно из схемы на рисунке 2, а, где пунктиром показано положение колеса после его условного поворота на 180° вокруг шкворня. Если бы не было подъема передней части машины, то колесо должно было бы опуститься ниже поверхности дороги на некоторую величину Л'.
Чтобы подъем передней части был возможен, между верхней головкой поворотного кулака и верхним торцом головки балки передней оси предусмотрен зазор, устанавливаемый при сборке с помощью регулировочных прокладок. Для подъема передней части машины необходимо совершить работу, которая при прочих одинаковых условиях будет тем значительнее, чем больше угол поперечного наклона шкворней. Таким образом, увеличение этого угла способствует стабилизации колес. Однако с увеличением угла поперечного наклона шкворней повышается сопротивление повороту и соответственно затрудняется управление машиной. Это обстоятельство ограничивает повышение рассматриваемого угла.
Поперечный наклон шкворней совместно с развалом колес уменьшает расстояние а (см. рис. 1, а) между средней плоскостью колеса и точкой пересечения оси шкворня с поверхностью дороги. Это расстояние называют плечом обкатки колеса. При уменьшении плеча обкатки соответственно снижаются значения поворачивающих моментов, создаваемых относительно оси шкворня касательными силами сопротивления движению и торможения. Если эти моменты на правом и левом колесах равны, то они взаимно уравновешиваются через поперечную рулевую тягу. При значительной разнице между ними может возникнуть поворот колес вокруг шкворней и непроизвольное отклонение машины от заданного направления движения. Уменьшение плеча обкатки (до некоторых пределов) положительно влияет на устойчивость движения и одновременно способствует снижению усилий, необходимых для поворота колеса.
При прямолинейном движении наклоненного колеса радиусы качения в различных сечениях его имеют разные значения. Вследствие этого отдельные точки контактной площадки колеса вместо прямолинейного движения с одинаковыми скоростями совершают более сложные движения. В зоне контакта возникают дополнительные силы и моменты, которые увеличивают сопротивление качению и вызывают повышенный износ шин. Напряженность в зоне контакта шины с дорогой можно уменьшить, если выбрать рациональные соотношения между углами развала и схождения колес. Наличие сходимости вызывает у колес стремление катиться «внутрь» машины, что повышает устойчивость движения и способствует нормальному и равномерному износу шин.
Нормальное действие системы стабилизации управляемых колес существенно зависит от качества технического обслуживания и состояния машины: от соблюдения требуемых углов установки колес и шкворней, в частности от своевременной проверки и правильного регулирования сходимости колес, от сохранения нормальных зазоров в сопряженных деталях передней оси и рулевого привода, от деформаций, влияющих на установку колес.