Elementy układu napędowego są wyważane indywidualnie w procesie produkcyjnym. Półosie napędowe mają charakterystyczne naspawane płytki, które gwarantują stałość wyważenia przez cały okres użytkowania. Tarcze hamulcowe są frezowane w taki sposób, aby zachować równomierny rozkład masy. Podobnie jest z kołami, które są wyważane przed montażem w samochodzie.

Dokładność wyważenia
Należy pamiętać, że każde wyważenie to proces pomiaru wirującej masy oraz jej korekcja polegająca na jej usunięciu lub dodaniu w odpowiednim miejscu obracającego się elementu (ciężarek na kole, frezowanie materiału na tarczy hamulcowej...). W związku z tym, że mamy do czynienia z pomiarem, należy pamiętać, że mamy do czynienia również z błędami pomiarowymi oraz tolerancjami pomiarowymi.
I tak, w najbardziej niekorzystnym przypadku może się zdarzyć, że mimo wyważenia półosi napędowych (fabrycznego), tarcz hamulcowych (fabrycznego), piast (fabrycznego) oraz prawidłowego wyważenia kół pojazdu, po złożeniu tych wszystkich elementów otrzymamy sumaryczne niewyważenie na poziomie przekraczającym tolerancję i dające się we znaki podczas jazdy. Czysto teoretycznie.
Przy wyważaniu kół pojazdu najczęściej stosuje się tolerancję +/- 5g, ale należy pamiętać, że koła wyważa się bez nakrętek (śrub) oraz kołpaków. Szczególnie te ostatnie mogą wpływać na utratę wyważenia koła po jego zamontowaniu na pojeździe. W przypadku kół o większych średnicach i wykonanych ze stopów lekkich kołpaki nie są brane pod uwagę, ponieważ ich nie ma.

Skąd biorą się odchyłki
Wspomniane wcześniej tolerancje i błędy pomiarowe stanowią jedno ze źródeł drgań elementów wyważonych i złożonych razem. Kolejnym dość ważnym czynnikiem wpływającym na ewentualne odchyłki w wyważeniu jest sposób montażu koła na wyważarce. W samochodzie koło centrowane jest na walcowej powierzchni piasty, o którą opiera się walcowy otwór obręczy. Dodatkowo stożkowe powierzchnie śrub (nakrętek) ustawiają koło z odpowiednią dokładnością w stosunku do osi piasty. Powierzchnia płaska piasty odpowiada za prawidłowe ustawienie koła względem płaszczyzny obrotu piasty.
W tym miejscu należy zwrócić szczególną uwagę na czystość piasty oraz samej obręczy. Tak jest na samochodzie. W wyważarce koło jest montowane z zachowaniem płaskiej powierzchni przylegania. Nie jest ono centrowane w taki sam sposób, niż na piaście samochodu, tylko z wykorzystaniem stożka dociskowego (w przypadku felg stalowych). W przypadku obręczy ze stopów lekkich obręcz opierana jest na dodatkowym stożku oraz dociskana przez stożkowo zakończone szpilki opierające się w gniazdach śrub koła. To mocowanie jest zbliżone do rodzaju mocowania na piaście, jednak też nie jest identyczne.

Jakie siły działają na łożysko w przypadku niewyważenia koła
W przypadku tylko niewyważenia na piastę koła działają siły odśrodkowe spowodowane nierównomiernym rozkładem masy na obwodzie koła. I tak, dla koła o wymiarze 245/45R18 (Opel Insignia) oraz niewyważenia w wielkości 10 gramów możemy obliczyć siły działające na piastę.
W tym celu skorzystamy ze wzoru na siłę odśrodkową:

F = m x V² / 2 = mω²

m - masa niewyważenia - w naszym przypadku 10 g = 0,001 kg
V - prędkość liniowa - obliczymy siłę działającą przy 100 km/h, czyli przy 27,78 m/s
ω - prędkość kątowa wyrażona w radianach na sekundę - przy prędkości 100 km/h koło wykonuje 13,05 obrotów na sekundę, czyli wykonuje 13,05·2Π rad/s,
r - promień koła - w naszym przypadku 338,85 mm = 0,33885 m (obliczeniowa średnica koła 245/45R18 to 677,7 mm), obwód koła - 2128,66 mm (2,12866 m)

Podstawiając te dane do wzoru otrzymujemy: F = mω2 · r = 0,01 · (13.05 · 2Π)2 · 0,33885 = 0,01 · 6730,73679601 · 0,33885 = 22,77N

Wartość ta odpowiada masie około 2,32 kg, która oddziałuje na łożysko z każ dym obrotem koła, czyli przy 100 km/h z częstotliwością 13 razy na sekundę. Ale to nie koniec - koło 13 razy na sekundę naciska na powierzchnię jezdni z mniejszą siłą, co powoduje nierównomierne zużywanie się powierzchni bieżnika, a w skrajnych sytuacjach może doprowadzić do zerwania przyczepności.

Doważać czy nie doważać
Zasada działania stanowiska do doważania jest dość prosta. Do samochodu z uniesionym kołem dostawiane jest urządzenie, które rozpędza koło do prędkości obrotowej odpowiadającej prędkości jazdy na poziomie 90-100 km/h. Niewyważenie powoduje drgania, które są odczytywane przez czujnik oparty o sztywny element zawieszenia możliwie jak najbliżej piasty. Może to być dolny sworzeń wahacza lub sworzeń zwrotnicy. Kompensację drgań uzyskuje się przez zamocowanie na obręczy dodatkowych ciężarków.
Aby jednak nie zmienić wyważenia dynamicznego ciężarki korekcyjne należy założyć w taki sposób, aby znajdowały się one w płaszczyźnie piasty. Zaleca się, aby doważać koła, które są wyposażone w kołpaki oraz koła samochodów poruszających się z dużymi prędkościami. W samochodzie poruszającym się w ruchu miejskim doważanie z pewnością będzie pomocne, ale jego efekt będzie niewyczuwalny dla kierowcy ze względu na niskie prędkości jazdy.

Maciej Blum
redakor naczelny