Obecny sezon to z pewnością czas bardzo istotny dla zakładów zajmujących się obsługą ogumienia. Kolejki klientów, które niedługo utworzą się przed warsztatami wulkanizacyjnymi to z pewnością widok przyjemny dla oka (i radość dla kieszeni) przedsiębiorców, którzy zdecydowali się związać z tym właśnie sektorem. Warto jednak pamiętać o jednym – jakkolwiek strona finansowa każdego przedsięwzięcia biznesowego jest niezwykle istotna, to jednak są branże, których przedstawiciele obarczeni są szczególną odpowiedzialnością. Z pewnością należy do nich szeroko rozumiana “obsługa kół”. Nikogo nie trzeba przekonywać, jak ważne jest poprawne technicznie wykonanie czynności montażu i wyważenia opony. Niestety, inne bardzo istotne zagadnienie wciąż budzi liczne kontrowersje i usłyszeć można wiele sprzecznych stwierdzeń na ten sam temat - rozmieszczenie opon na samochodzie w przypadku, kiedy nie dysponujemy ich jednolitym kompletem (tzn. konieczny jest montaż innych opon na każdej z osi). Sytuacja taka jest codziennością w polskich (i nie tylko) warunkach, a właściwe rozwiązanie rozstrzygać może nawet o ludzkim życiu. Jedna z najbardziej rozpowszechnionych (lecz błędnych) teorii mówi, iż opony o wyższym współczynniku przyczepności – krótko mówiąc “lepsze” – montować należy zawsze na osi napędowej. Inna każe umieszczać je z przodu, dla lepszej kierowalności. Mimo najlepszych chęci, głosiciele tych pozornie uzasadnionych tez przyczyniają się do znacznego obniżenia poziomu bezpieczeństwa na drogach. Można oczywiście znaleźć przypadki szczególne, jednak w ogromnej większości sytuacji zawarte w tytule stwierdzenie jest słuszne! Dlaczego? Ponieważ najgroźniejszą i najtrudniejszą do opanowania sytuacją jest silne i niespodziewane zarzucenie tyłu samochodu przy raptownym hamowaniu. Brak odpowiedniej reakcji w ciągu ułamka sekundy prowadzi wówczas do całkowitej i nieodwracalnej utraty panowania nad pojazdem. Poślizg kół osi przedniej przy przyspieszaniu lub hamowaniu ogranicza (nawet bardzo znacząco) kierowalność pojazdu, jednak dla jej odzyskania wystarczy najczęściej zmniejszenie nacisku na pedał hamulca lub przyspieszenia.

Rys. 1

Rys. 2

Rys. 3

Rys. 4

Trochę teorii,czyli dlaczego tak się dzieje?
Aby zrozumieć towarzyszące utracie stateczności zjawiska, konieczna jest podstawowa znajomość praw fizyki, rządzących współpracą opony z nawierzchnią. Na rysunku 1 przedstawiono tzw. elipsę tarcia, obrazującą maksymalną siłę, możliwą do przeniesienia na styku opony z nawierzchnią. Interpretacja jest następująca – suma (wypadkowa) siły wzdłużnej i siły poprzecznej, przenoszonych przez każde koło, nie może wykraczać na zewnątrz elipsy tarcia, której promień odpowiada maksymalnej sile możliwej do przeniesienia (kształt elipsy zamiast okręgu wynika z nieco innego współczynnika przyczepności wzdłużnej i poprzecznej). Osiągnięcie wyższej siły nie jest możliwe – koło ślizga się! Rysunki 2 i 3 pokazują przypadki szczególne – przenoszenie maksymalnej siły wzdłużnej (2) i poprzecznej (3). W sytuacjach takich koło niezdolne jest do przeniesienia jakiejkolwiek dodatkowej siły. Przykładowo, jeżeli w przypadku pokazanym na rysunku 2, na koło zadziałałaby minimalna nawet siła poprzeczna, siła wypadkowa przekroczyłaby granice elipsy tarcia, doprowadzając do nieuchronnego poślizgu (patrz rys. 4). Reasumując – koło, które przenosi maksymalną siłę wzdłużną, nie jest zdolne do przeniesienia jakiejkolwiek siły bocznej. Stwierdzenie to ma fundamentalne znaczenie dla udowodnienia słuszności tezy tytułowej.

Rys. 5

Rys. 6

Rozpatrzmy dwie sytuacje: maksymalne wykorzystanie siły wzdłużnej na osi przedniej i na osi tylnej podczas gwałtownego hamowania na prostej (ten sam pojazd, idealny rozdział sił hamowania, różne opony z przodu i z tyłu) – w pierwszym przypadku oś przednia nie jest zdolna do przeniesienia siły bocznej, w drugim przypadku problem ten występuje z tyłu. Dla ułatwienia na rysunkach pokazano odpowiednie osie jako zablokowane przed możliwością przesuwu bocznego.
Rysunek 5 odpowiada zablokowaniu kół osi przedniej. Koła osi tylnej “prowadzą” pojazd (mają zapas “wolnej” siły poprzecznej), dlatego przyjąć można, iż ewentualny obrót pojazdu następuje wokół środka osi tylnej (tylko przód ulega poślizgowi bocznemu). Dopóki nie występuje żadne zakłócenie, pojazd porusza się po prostej. W razie zadziałania momentu zaburzającego (np. boczny wiatr, nierówność drogi itp.) oś przednia zaczyna zmieniać kierunek ruchu, jednak koła przednie są w stanie przenosić jedynie siłę wzdłużną; można zatem uznać, iż siła hamowania osi przedniej nie daje momentu obrotowego względem środka obrotu. Ostatnie stwierdzenie odnosi się również do wypadkowej siły hamowania oraz reakcji bocznej na osi tylnej (jej wektor przechodzi przez środek obrotu). Jak widać, jedynie siła bezwładności, działając na ramieniu R, jest w stanie wywołać moment obrotowy. Analizując układ sił łatwo stwierdzić, że moment ten działa przeciwnie do momentu zaburzającego, czyli jest momentem stabilizacyjnym! Pojazd dąży do powrotu do jazdy na wprost! Rysunek 6 obrazuje zablokowanie kół osi tylnej. Ewentualny obrót następuje wokół środka osi przedniej. Siła bezwładności wytwarza w tej sytuacji moment pogłębiający zaburzenie. Przy braku odpowiedniej reakcji ze strony kierowcy pojazd obraca się o 180o. Wybór nie budzi chyba wątpliwości – w pierwszym z powyższych przypadków wystarczy osłabić nacisk na pedał hamulca, w drugim konieczne jest wykonanie serii skoordynowanych ruchów kierownicą, przy równoczesnym operowaniu gazem i hamulcem. Prawdopodobieństwo wypadku przy zablokowaniu kół osi tylnej jest znacznie wyższe!

Rys. 7

Rysunek 7 przedstawia wynik symulacji komputerowej ruchu pojazdu, w którym zablokowaniu uległy koła osi tylnej (koła osi przedniej są swobodne). Obserwując przedstawione ślady opon łatwo stwierdzić jak niebezpieczna może to być sytuacja. Co ciekawe, założona prędkość początkowa wynosiła niewiele ponad 50 km/h, a przyczepność nawierzchni odpowiadała suchemu asfaltowi (współczynnik przyczepności 0,7)!

Dowód praktyczny, czyli jak przekonać klienta?
Nawet po dogłębnym zrozumieniu zagadnienia, mechanik stanie w końcu przed poważnym problemem – jak przekonać klienta? Nie sposób prezentować każdemu wyliczeń i rysunków, i nie każdy zechce je analizować. Co można zatem zrobić? To proste – wystarczy przygotować dwa modele samochodów (wizyta w sklepie z zabawkami może pomóc) i zablokować w każdym z nich inną oś (np. zaklejając taśmą samoprzylepną). Zabawki pchnięte po podłodze zaprezentują wszystko w sposób bardzo wymowny i sugestywny – jeden model pojedzie prosto, drugi wpadnie w gwałtowny poślizg (warto spróbować samemu)! Inny dowód to zachowanie samochodu w przypadku zaciągnięcia podczas jazdy hamulca postojowego – przy większej prędkości opanowanie pojazdu jest praktycznie niemożliwe.

Klient Nasz Pan, czyli po co dyskutować?
Można oczywiście podejść do sprawy w ten sposób, jednak nawet jeśli nie chcemy przyczyniać się do poprawy ogólnego poziomu bezpieczeństwa na drogach, warto spojrzeć na to od strony finansowej. Klient raz przekonany, uwierzy, że skorzystał z usług profesjonalistów, na których radach można polegać. W dobie ostrej konkurencji dobrej opinii nie sposób przecenić!

Łukasz Dzierżawa