De stuurgeometrie van een bedrijfswagen is een ingewikkelde aangelegenheid. Naspoor, stuurkinematica, toespoor, wielvlucht en fuseepenhoek zorgen ervoor dat de wielen altijd onder controle blijven.
Afhankelijk van het toepassingsgebied rolt een vrachtwagen op meer of minder assen. Deze moeten echter niet alleen het gewicht van de vrachtwagen dragen, ze zijn tevens een belangrijk onderdeel van de stuurinrichting. Normaal gesproken zijn de wielen van de vooras bestuurbaar opgehangen. Uitdagendere toepassingen vragen echter om meer dan één gestuurde as. Om al deze gestuurde, dus in principe wat labielere wielen veilig te lageren, is er een zeer complexe asgeometrie met precies gedefinieerde hoeken nodig.
Het doel van deze ophangingsgeometrie is om alle krachten die op de banden inwerken naar de opbouw te leiden. Daaronder vallen bijvoorbeeld de geleidingskrachten van de banden of de krachten die bij het versnellen en remmen optreden. Draait de chauffeur aan het stuur, dan bepaalt de stuurgeometrie de wielstand en brengt de krachten tussen banden en rijbaan over op het stangenstelsel van de stuurinrichting. Om te voorkomen dat de wielen van de stuuras, die immers niet star maar beweeglijk gelagerd moeten zijn, een eigen leven gaan leiden en ongecontroleerd voor zich uit slingeren, moeten ze als het ware in de houding springen voor de askoppeling. En die is precies gedefinieerd door naspoor, toespoor, wielvlucht, fuseepenhoek en rolstraal.
Naspoor zet de wielen recht
Dat de wielen altijd recht in de rijrichting staan zolang het voertuig in beweging is, is te danken aan het naspoor. Dit laat zich het beste beschrijven aan de hand van de zogenoemde thee- of winkelwagenwielstand. Het wiel is zo gemonteerd dat de fuseepen ten opzichte van de as schuin naar achteren versprongen is. De middellijn ervan raakt de grond vóór het midden van het wiel. De eigenlijke wielas ligt dus achter het draaipunt van de wielconstructie.
Dankzij de constructie wordt het wiel als het ware in deze stand getrokken. Daarom loopt het na en lijnt het zich automatisch in de rijrichting uit. Dit effect komt tot stand doordat er in bochten een zijwaartse kracht op het wiel optreedt, die de arm van een hefboom aangrijpt. Het daardoor ontstane terugstelmoment lijnt het wiel steeds opnieuw recht uit. De naspoorhoek beschrijft de stand van de middellijn van de stuuras ten opzichte van het middelpunt van het raakvlak van de band met het wegdek. Bij vrachtwagens ligt de naspoorhoek normaal gesproken bij circa drie graden.
Toespoor voorkomt slingeren
Ook de helling van de wielen is belangrijk voor de stabiliteit. Het toespoor zorgt ervoor dat de wielen niet ongecontroleerd aan de as slingeren. De wielen staan niet parallel aan elkaar, maar hellen in de rijrichting naar binnen. Het toespoor wordt gedefinieerd door het maatverschil gemeten aan de velgranden ter hoogte van de hartlijn van het wiel. Daarnaast heeft het toespoor nog een belangrijke taak. Bij het rechtuitrijden wekt de rolweerstand een kracht op die het linkerwiel naar links drukt en het rechterwiel naar rechts. Dit wordt door het toespoor tegengegaan, waardoor wordt voorkomen dat de wielen uit elkaar lopen. Bij aangedreven voorwielen werkt het anders. Als hier koppel op inwerkt, treedt er een omgekeerd effect op: de aandrijfkrachten drukken de wielen niet naar buiten, maar naar binnen. Daarom moeten de wielen in dit geval naar buiten hellen. Hier spreekt men van het naspoor.
Wielen kunnen echter in de stuurgeometrie nog andere standen aannemen. De wielvlucht duidt de stand van het wiel ten opzichte van het rijbaanoppervlak aan. De oorsprong van de wielvlucht ligt in de rijtuigbouw. De functie ervan was te voorkomen dat het wiel zou wegspringen als de wielmoer los zou raken. Hellen de wielen naar buiten, dan is er sprake van positieve wielvlucht, naar binnen hellende wielen hebben een negatieve wielvlucht. Een positieve wielvlucht verzacht de door de rijbaan veroorzaakte schokken op de onderdelen van de stuurinrichting, garandeert een gelijkmatige slijtage van de banden en zorgt voor geringe stuurkrachten. Bij een negatieve wielvlucht hellen de wielen naar binnen. Deze positie verhoogt de zijwaartse geleidingskrachten van de banden. Normaal gesproken hebben vrachtwagens een positieve wielvlucht met een helling van een à twee graden.
Hoek van de fuseepen bepaalt rolstraal
Ook de zogeheten fuseepenhoek speelt een belangrijke rol in het samenspel van de asgeometrie. Deze bepaalt de hoek van de fuseepen ten opzichte van het langsvlak van het voertuig. Meestal bedraagt deze hoek ongeveer vijf graden. Samen met de wielvlucht levert dit de rolstraal op. Deze heeft eveneens effect op de benodigde stuurkracht en veroorzaakt een terugstelmoment, dat wil zeggen dat het ervoor zorgt dat de wielen na een bocht weer automatisch teruggaan naar hun uitgangspositie. Als dit terugstelmoment zou ontbreken, zou de chauffeur na een bocht het stuur zelf terug moeten draaien. Dat zou hem elk gevoel voor rijgedrag en bochtsnelheid ontnemen. En er zou nog een gevaar ontstaan: als het stuur in de uitloop van een bocht niet tijdig wordt teruggezet, raakt de wagen van de weg.