Układ kierowniczy o zerowym odsunięciu

Układ kierowniczy o zerowym odsunięciu opisuje geometrię przedniego zawieszenia, w której oś zwrotnicy, przedłużona w dół, przecina nawierzchnię drogi dokładnie w środku plamy kontaktu opony. Pozioma odległość między tym punktem przecięcia a środkiem plamy kontaktu zwana jest promieniem zataczania, a w układzie o zerowym odsunięciu odległość ta wynosi zero. Konfiguracja ta istnieje po to, aby siły powstające na oponie nie przenosiły się z powrotem na układ kierowniczy jako zakłócające momenty, co jest szczególnie cenne w samochodach z napędem na przednią oś, gdzie te same koła zarówno napędzają, jak i skręcają.

Geometrię tę wyznacza nachylenie i położenie osi zwrotnicy względem koła. W kolumnie MacPhersona oś biegnie od górnego mocowania kolumny w dół do dolnego przegubu kulowego, a w układzie z dwoma wahaczami przechodzi przez górny i dolny przegub kulowy. Łącząc odpowiednie pochylenie osi zwrotnicy, czyli jej wewnętrzne nachylenie, z odsadzeniem koła i szerokością obręczy, konstruktorzy sprawiają, że oś przebija grunt w środku plamy kontaktu. Ponieważ siły wzdłużne pochodzące od hamowania lub napędu działają dokładnie przez ten punkt, nie wytwarzają żadnego momentu obrotowego wokół osi zwrotnicy, a więc nie mogą szarpać kołem.

Dla kierowcy praktyczną korzyścią jest spokojne, przewidywalne kierowanie. W mocnym samochodzie z napędem na przód nierówna przyczepność dwóch przednich kół wytwarzałaby w innym wypadku szarpanie kierownicą, gdy koło ściąga przy mocnym przyspieszaniu; przy promieniu zataczania bliskim zera to ściąganie jest w dużej mierze zniwelowane. To samo dotyczy hamowania: jeśli jedno przednie koło ma większą przyczepność niż drugie, na przykład gdy jedna strona jest na lodzie lub ma miękką oponę, nierównowaga ta nie ściąga samochodu z toru, co znacząco poprawia stabilność na wprost podczas hamowania awaryjnego.

Konstruktorzy mogą wybrać dodatni, ujemny lub zerowy promień zataczania, a każdy z nich ma swoje zastosowania. Dodatni promień zataczania daje więcej informacji zwrotnej i lepsze samocentrowanie, lecz przenosi więcej zakłóceń; ujemny promień zataczania bywa celowo projektowany tak, aby nierównowaga sił hamowania faktycznie sprowadzała samochód z powrotem na wprost, co jest użyteczną właściwością bezpieczeństwa wykorzystywaną w dwuobwodowych układach hamulcowych. Prawdziwie zerowe odsunięcie plasuje się pomiędzy nimi jako neutralny kompromis, który minimalizuje informację zwrotną bez aktywnego kontrkierowania.

W praktyce dokładna wartość jest kompromisem, a naprawdę idealne zero rzadko udaje się utrzymać w całym zakresie ugięcia zawieszenia i skrętu kół, ponieważ geometria zmienia się, gdy koło się unosi, opada i skręca. Założenie kół o błędnym odsadzeniu, szerszych opon lub niefabrycznych dystansów przesuwa plamę kontaktu na zewnątrz i ponownie wprowadza promień zataczania, dlatego takie modyfikacje mogą przywrócić szarpanie momentem i ściąganie przy hamowaniu, które producent wyeliminował.

Koncepcja ta leży u podstaw zachowania nowoczesnych przekładni zębatkowych i jest ściśle powiązana ze strojeniem elektrycznego wspomagania kierownicy, ponieważ oprogramowanie wspomagania musi uwzględniać niewielkie resztkowe momenty, jakie pozostawia geometria. Stanowi fundamentalny element geometrii zawieszenia w przednich osiach opartych na kolumnach i współdziała z wyprzedzeniem osi zwrotnicy oraz pochyleniem koła, decydując o tym, jak samochód trzyma tor, centruje się i reaguje przy kierownicy.