Quando giriamo l'auto durante la guida, indipendentemente dal tipo di volante, torna sempre automaticamente al centro o alla posizione originale. Ciò non accade a causa di un meccanismo complesso, ma a causa dell'angolo di incidenza delle ruote anteriori. L'angolo di caster è uno degli angoli di allineamento delle ruote oltre agli angoli di campanatura e convergenza.
Scopriamo cos'è un angolo di caster e come il volante torna al centro.
Per capire in che modo l'angolo di incidenza fa tornare il volante e il volante nella loro posizione originale, dobbiamo dare un'occhiata al meccanismo del volante.
Un sistema a pignone e cremagliera collega il volante di un'auto alla ruota anteriore. La base del piantone del volante ha una ruota dentata detta pignone che lavora lungo la barra a denti dritti detta cremagliera.
Quando si ruota il volante, fa girare il pignone, che fa muovere la cremagliera da un lato all'altro. Alle estremità del portapacchi ci sono le bielle che portano alle ruote anteriori.
Le ruote del veicolo girano su un particolare asse denominato asse sterzante. Potresti pensare che l'asse dello sterzo sarà perpendicolare alle gomme. Tuttavia, non è così. In pratica, l'asse dello sterzo si inclina dall'angolo verticale o normale.
Questo angolo inclinato è ciò che chiamiamo angolo di incidenza, che è principalmente il motivo per cui il volante torna al centro.
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Per avere un'idea di come il volante torna al centro durante la guida, dobbiamo capire l'area di contatto delle ruote e il punto di rotazione.
L'area della toppa è fondamentalmente l'area della ruota a contatto con la strada. L'area è l'unico collegamento tra strada e ruota. Il punto di articolazione è il punto di incontro dell'asse dello sterzo con la strada.
È qui che entra in gioco la fisica dell'angolo di incidenza. Senza l'angolo di caster, l'area di contatto sarà allineata con il punto di rotazione. Quando l'asse dello sterzo è a un angolo di incidenza, a seconda dell'angolo di incidenza positivo o negativo, il punto di rotazione sarà lontano dal punto di rotazione.
L'inclinazione positiva si riferisce all'angolo con l'asse dello sterzo inclinato verso il conducente. Quando inclini l'asse lontano dal driver, viene indicato come caster negativo.
Con una comprensione dell'area della zona di contatto e del punto di articolazione rispetto all'angolo di incidenza, ora possiamo dare un'occhiata all'esercizio di diverse forze che portano alla restituzione dei volanti.
Quando si ruota il volante in curva, si generano forze reattive al volante. Queste forze di attrito nell'area di contatto della ruota forniscono la forza centripeta necessaria per effettuare la svolta o un movimento circolare. Con un angolo di incidenza positivo, l'area del cerotto si trova dietro il punto di articolazione. Quando rilasciamo il volante, una coppia di ripristino aiuta ad allineare automaticamente il volante.
Per capire meglio, considera l'angolo di caster zero in cui il punto di rotazione si allinea con l'area della toppa. Poiché la forza centripeta agisce sul punto di articolazione, non ci sarà alcuna coppia di ripristino e il volante non tornerà automaticamente.
Durante l'allineamento delle ruote di un veicolo, un angolo di incidenza positivo consente al volante di autocentrarsi e aumenta la stabilità direzionale del veicolo. In media, l'angolo di caster può variare da 2 a 8 gradi, a seconda dei requisiti del produttore.
Oltre all'angolo di incidenza, quando parliamo dell'allineamento del volante, potrebbero essere necessarie regolazioni anche per l'angolo di campanatura e convergenza.
L'angolo di camber è generalmente visibile dalla parte anteriore dell'auto e influisce sulle prestazioni in curva regolando l'attrito e la trazione delle ruote. L'angolo di convergenza influisce sulla sensibilità del volante per motivi di sicurezza.
Non devi soffermarti molto sulla scienza dietro l'angolo di incidenza. Tutto quello che devi capire è che il volante non ritorna al centro per vie esterne ma solo per una differenza di angolo. Ciò risulta a causa delle forze reattive manipolatrici sulle ruote. Inoltre, scopri tutti i segni di un sistema di guida difettoso per agire tempestivamente.
Per gli appassionati di automobili, avrai un'idea più chiara della scienza alla base dell'angolo di incidenza. Se la tua auto deve affrontare problemi di manutenzione regolare, incluso l'allineamento delle ruote, è meglio acquistare un'auto usata negli Emirati Arabi Uniti.
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