زاوية الكاستر

زاوية ميل العجلة ^{[ 1 ]} أو زاوية ميل العجلة ^{[ 2 ]} هي الإزاحة الزاوية لمحور التوجيه عن المحور الرأسي للعجلة الموجهة في السيارة أو الدراجة النارية أو الدراجة الهوائية أو أي مركبة أخرى أو سفينة، كما تُرى من جانب المركبة. محور التوجيه في سيارة ذات نظام تعليق مزدوج الوصلات الكروية هو خط وهمي يمر عبر مركز الوصلة الكروية العلوية إلى مركز الوصلة الكروية السفلية، أو عبر مركز محور التوجيه الرئيسي في المركبات ذات محور التوجيه الرئيسي.

تُؤدي زاوية ميل العجلة إلى محاذاة العجلة مع اتجاه الحركة، ويمكن تحقيق ذلك إما عن طريق إزاحة العجلة أو زاوية ميلها. تُحرك إزاحة العجلة محور التوجيه أمام محور دوران العجلة، كما هو الحال مع العجلات الأمامية لعربة التسوق. أما زاوية ميل العجلة فتُحرك محور التوجيه بعيدًا عن الوضع الرأسي. ^{[ 3 ]}

في سباقات السيارات، يمكن تعديل زاوية ميل المحور الأمامي لتحسين خصائص التحكم بما يتناسب مع حلبة السباق. ويرتبط هذا الأمر بالعجلات الأمامية.

اقترح آرثر كريبس وضع المحور الأمامي للسيارة بزاوية ميل موجبة في براءة اختراعه البريطانية لعام 1896، بعنوان " تحسينات في المركبات ذات الدفع الميكانيكي". وذكر فيها أن الهدف هو "ضمان ثبات الاتجاه من خلال ترتيب خاص للعربة الأمامية، أي إعادة إنشاء التوازي التلقائي بين محوري المركبة عندما لا يكون هناك ميل لإبقائهما في أي اتجاه آخر، أو بعد أن يتسبب جهد مؤقت في انحرافهما عن هذا التوازي. [...] يقع محور العربة الأمامية على مسافة مناسبة خلف بروز محور محور الارتكاز لضمان ثبات الاتجاه المشار إليه أعلاه." ^{[ 4 ]}

يُصمم محور التوجيه بزاوية بحيث يتقاطع خطٌ يمرّ به مع سطح الطريق أمام مركز نقطة تلامس الإطار مع الطريق بمسافة تُسمى " الأثر" . والهدف من ذلك هو توفير درجة من التمركز الذاتي للتوجيه، حيث تدور العجلة حول محور التوجيه لتتخلف عنه. هذا يجعل التحكم بالسيارة أسهل ويُحسّن ثباتها الاتجاهي (يقلل من ميلها للانحراف). تؤدي زاوية الميل المفرطة إلى جعل التوجيه أثقل وأقل استجابة، مع العلم أنه في سباقات السيارات تُستخدم زوايا ميل كبيرة لتحسين زاوية الانحناء عند الانعطاف. تُعد زوايا الميل التي تتجاوز 7 درجات شائعة مع الإطارات الشعاعية. عادةً ما يكون التوجيه المعزز ضروريًا للتغلب على تأثير الرفع الناتج عن زاوية الميل الكبيرة.

تتطلب بعض عمليات ضبط زوايا العجلات الأمامية اختلاف زاوية ميل المحور الأمامي للجانب الأيمن عن الجانب الأيسر. يُطلق على هذا اسم زاوية ميل المحور العرضي، ويُسمى الفرق بينهما بالانتشار. قد يتم تحديد زاوية ميل المحور العرضي أيضًا، ولكن ليس عادةً كليهما. ^{[ 5 ]}

لا يجب أن يمر محور التوجيه (الخط الأحمر المنقط في الرسم التخطيطي أعلاه) عبر مركز العجلة، لذلك يمكن ضبط زاوية الميل بشكل مستقل عن المسافة بين نقطة تقاطع محور التوجيه مع الأرض، في المنظر الجانبي، والنقطة الموجودة أسفل المحور مباشرة.

تؤثر زاوية ميل العجلة الأمامية ومسارها على التوجيه، وإن كان ذلك بطرق مختلفة: تميل زاوية ميل العجلة الأمامية إلى إضافة التخميد، بينما يضيف مسارها "الإحساس" وإمكانية العودة.

تُعدّ العجلات الدوارة في عربات التسوق حالةً استثنائية ، إذ يكون النظام غير مُخمّد ولكنه مستقر، حيث تتأرجح العجلة حول المسار "الصحيح". يتميز هذا التصميم بارتفاع مساره النسبي، ولكنه لا يحتوي على عجلات دوارة، مما يسمح بتغيير الاتجاه بأقل جهد. 

في هذه الحالة، لا تؤثر القوى الجانبية على الإطار في مركز منطقة التلامس ، بل في نقطة خلف المركز. تُسمى هذه المسافة بالأثر الهوائي ، وتختلف باختلاف السرعة والحمل وزاوية التوجيه ونوع السطح ونوع الإطار وضغط الهواء فيه والوقت. نقطة بداية جيدة لحساب ذلك هي 30  مم خلف مركز منطقة التلامس.

عند ضبط محاذاة نظام التعليق الأمامي للسيارة ، يتم تعديل زاوية ميل المحور الأمامي (الكاستر) لتحقيق خاصية التمركز الذاتي في التوجيه، مما يؤثر على ثبات السيارة عند السير في خط مستقيم. سيؤدي ضبط زاوية ميل المحور الأمامي بشكل غير صحيح إلى إجبار السائق على تحريك عجلة القيادة ذهابًا وإيابًا في كل منعطف، مما يجعل الحفاظ على خط مستقيم أمرًا صعبًا.

في سياق الدراجات الهوائية والنارية، يُشار إلى زاوية ميل العجلة الأمامية (كاستر) عادةً باسم " زاوية رأس العجلة" أو "زاوية الميل" أو "زاوية الميل والمسار"، خاصةً في اللغة الإنجليزية الأمريكية . أما مصطلحي "كاستر" أو "زاوية كاستر" فلا يزالان شائعين في اللغة الإنجليزية البريطانية .

يشير بعض مصنعي الدراجات إلى الزاوية التي يشكلها المسار الميكانيكي عند مركز العجلة باسم زاوية الميل. ^{[ 6 ]}

• ديناميكيات الدراجات الهوائية والنارية
• زاوية الانحناء
• إصبع القدم (في مجال السيارات)
• أثر
• ديناميكيات المركبة
• عجلة