Hjulstilling er en fellesbetegnelse på de vinklene hjulene og styreaksene på en bil står i. Vinklene kalles også hjulvinkler eller hjulgeometri, de følger av hvordan hjulopphenget er bygd opp, og de inngår i den retningsstabiliserende delen av bilens styring. I norsk faglitteratur brukes også betegnelsene forstillingsgeometri og forstillingsvinkler.
Hjulvinklene skal gi selvoppretting, det vil si at hjulene retter seg opp igjen etter en sving, skape retningsstabilitet, holde dekkslitasjen nede og sørge for at dekket får best mulig kontakt med underlaget. Til de målene som avgjør hvor retningsstabil bilen er, hører cambervinkelen, castervinkelen og SAI-vinkelen, skrubbradius og sleperadius, og hvordan hjulene peker innover eller utover sett ovenfra, kalt spissing. Er innstillingen feil, slites dekkene skjevt, og bilen kan trekke til siden og bli tyngre å styre.
Cambervinkelen, også kalt hjulhelling, er et mål for hvor mye hjulet lener seg innover eller utover øverst, målt mot en loddrett linje. Camberen ser man best rett forfra eller bakfra. Vinkelen er positiv når hjultoppen lener seg ut fra bilen, og negativ når den lener seg inn mot bilen. Negativ camber er det vanligste, fordi bilens tyngdepunkt da føres lengst mulig ut mot siden og stabiliteten øker, særlig i sving. Vinkelen er ikke fast, men varierer med hvor mye hjulene er svingt og hvor tungt bilen er lastet.
Standarden ISO 8855 skiller mellom camber målt mot kjøretøyets vertikalakse og hellingen målt mot veibanen, som har den egne betegnelsen inclination angle.
Cambervinkelen skal være lik på begge sider av bilen, og store forskjeller kan få kjøretøyet til å dra mot den ene siden. Feil cambervinkel gjør at dekket slites mest på én side, og med negativ camber er det innsiden som tar mest. Ligger vinkelen utenfor toleranseverdiene, kan bilen i tillegg bli ustabil.
Castervinkel
Castervinkelen er styreaksens helling forover eller bakover fra loddlinjen, sett fra siden av hjulet. Castervinkelen regnes som positiv når aksen heller bakover, og som negativ når den heller forover. I eldre biler svinger forhjulets akseltapp rundt en tilnærmet loddrett bolt som kan skiftes ut, kalt kingbolt. Moderne biler har ingen slik bolt. Aksen er i stedet en tenkt linje mellom øvre og nedre kuleledd.
Virkningen kan sammenlignes med et hjul på en handlevogn eller en kontorstol: hjulet slepes etter opphengspunktet sitt og finner selv tilbake til nøytralstilling etter en sving. Det samme skjer i forhjulsopphenget på en bil dersom styreaksen treffer veibanen foran det punktet der dekket berører bakken. En positiv castervinkel bidrar dermed til retningsstabiliteten under kjøring, og selvopprettingen sparer føreren for å måtte dreie rattet tilbake etter en sving.
Castervinkelen gir hjulet et etterløp, også kalt sleperadius. Feil castervinkel kan gi rystelser i bilen, få den til å trekke til én side og gjøre den tung å styre fordi selvopprettingen svikter.
Spissing, på engelsk toe, er den vinkelen som oppstår når hjulene peker mot eller fra hverandre sett ovenfra. Peker forkantene mot hverandre, er spissingen positiv, på engelsk toe-in; peker de fra hverandre, er den negativ, på engelsk toe-out. Spissingen kontrolleres ved forstillingskontroll, og den påvirker både hvordan dekkene slites og hvordan bilen lar seg styre.
Vinkelen skal sørge for at forhjulene ruller parallelt når bilen kjører rett fram. Bakhjulsdrevne biler har som regel positiv spissing, mens forhjulsdrevne biler oftest har negativ spissing eller tilnærmet null.
I ISO 8855 er den statiske spissingsvinkelen definert som vinkelen mellom kjøretøyets lengdeakse og hjulplanet, med kjøretøyet i ro og styringen rett fram, mens summen av spissingsvinklene på samme aksel kalles total statisk spissingsvinkel. I verkstedarbeid oppgis spissingen i millimeter, og den justeres på styrestagene eller på parallellstaget.
Feil spissing gir stor dekkslitasje, enten på utsiden eller på innsiden av dekkene, og en feil vinkel framme sliter begge forhjulene. Friksjonen øker samtidig, slik at drivstofforbruket stiger. Trappeslitasje på dekkene skyldes oftest at spissingen er feil justert.
Andre vinkler og mål
SAI (steering axis inclination), tidligere kalt KPI (king pin inclination), er en forstillingsvinkel i forhjulsopphenget. Vinkelen måler hvor mye kingbolten – eller på moderne biler fjærbeinet – lener innover øverst, og den har mye å si for hvor godt bilen retter opp hjulene igjen etter et svingutslag. Sammen med cambervinkelen demper SAI veivibrasjoner og spenninger i hjulopphenget, mens en feil vinkel gir ustabilitet, svak selvoppretting og økt slitasje på hjulopphenget. ISO 8855 definerer vinkelen mot kjøretøyets vertikalakse, projisert på kjøretøyets tverrplan, og regner den som positiv når toppen av styreaksen heller innover. SAI-vinkelen lar seg vanligvis ikke justere. Legger man cambervinkelen og SAI/KPI sammen, får man det som kalles den kombinerte vinkelen.
Skrubbradius er avstanden mellom det stedet der dekket berører veibanen, og forlengelsen av senterlinjen til styreaksen. Skrubbradiusen er positiv når styreaksen treffer veibanen innenfor denne berøringsflaten. Store norske leksikon omtaler i tillegg negativ sleperadius som en del av det styrende hjulets geometri, en løsning som skal gjøre styrehjulene stabile og holde slitasjen fra skrubbing nede.
Akselforskyvning (setback) er at hjulet på den ene siden av en aksel står lenger fram eller lenger bak enn hjulet på den andre siden. Stor akselforskyvning kan gjøre bilen tung å styre og få den til å trekke skjevt.
Løpsvinkelen er vinkelen mellom løpslinjen til bakhjulene og senterlinjen gjennom akslingene. Feil løpsvinkel får bilen til å trekke til siden og kan slite dekkene skjevt på så mange som tre av hjulene.
Styringen er dessuten laget for å kompensere for at det indre hjulet har kortere vei rundt en sving. Styrestagene gir hjulene ulikt utslag, slik at de svinger om et felles sentrum og det indre hjulet dreies mest. Prinsippet kalles ackermannstyring, også kalt spredning i sving.
Kontroll og justering
I faglitteraturen blir det understreket at hjulvinklene alltid må kontrolleres når komponenter i styringen eller hjulopphenget skiftes ut, og at caster- og cambervinkelen kontrolleres før spissingen justeres.
Blir et kjøretøy reparert etter en omfattende skade, skal dokumentasjonen etter den norske verkstedforskriften minst inneholde hjulstillingskontroll eller 4-hjulsmåling der dette er nødvendig for skaden og reparasjonen. Statens vegvesen presiserer i retningslinjene til forskriften at kravet for motorsykler og andre kjøretøy betyr tilsvarende målinger med tanke på sporingsegenskapene. Når hjelpekraftstyring blir ettermontert på en bil, skal et godkjent verksted kontrollere hjulstillingsvinklene etter monteringen, og bevitnelse om dette skal legges fram ved godkjenningen.
Periodisk kjøretøykontroll
Hjulinnstilling er et eget punkt i minstekravene til periodisk kjøretøykontroll i EU og EØS, punkt 2.4 i vedlegg I til direktiv 2014/45/EU. Punktet er merket «(X)». Slike punkter gjelder kjøretøyets tilstand og hvor egnet det er til bruk på vei, men de blir ikke regnet som vesentlige i den tekniske kontrollen. Den anbefalte kontrollmetoden er å kontrollere innstillingen av de styrende hjulene med egnet utstyr. Direktivet oppgir to grunner til at kjøretøyet ikke kan godkjennes på punktet: at innstillingen ikke stemmer med kjøretøyprodusentens data eller krav, som regnes som en liten mangel, og at kjøring rett fram er påvirket og retningsstabiliteten forringet, som regnes som en stor mangel.
I Norge er kontrollen regulert i forskrift om periodisk kontroll av kjøretøy. Kontrolløren skal vurdere alle kontrollpunktene i kontrollinstruksen som er aktuelle for kjøretøyet, og instruksen hører til forskriften. Punkt 2.4 Hjulinnstilling kontrolleres visuelt, ved at kontrolløren vurderer om ett eller flere hjul åpenbart står svært skjevt. Bilen skal da stå med full vekt på hjulene og med rattet i rettstilling, og verken hovedkontroll eller etterkontroll bruker måleutstyr eller målebrev. Skjevslitte dekk gir ikke alene mangelmerknad, siden dekk vurderes under kontrollpunkt 5.2.3. Instruksen bruker en egen skala for mangelmerknader, og den eneste hovedgrunnen for merknad under punktet er «alvorlig feil hjulstilling», som bedømmes med 2. Karakteren betegner en større feil eller mangel, og et kjøretøy med slik merknad kan ikke godkjennes.
