Convergenza

Quando l'auto è in movimento, la combinazione delle forze di trazione e di attrito fra superficie stradale e battistrada tende a far "aprire" o "chiudere" le ruote.
Per ottenere una marcia rettilinea, quindi, le ruote non devono essere, a vettura ferma, perfettamente parallele tra loro ma, a seconda dei casi, leggermente convergenti o divergenti.
Guardando il veicolo dall'alto, si parla di convergenza (toe-in in inglese) quando i piani longitudinali passanti per le ruote convergono e si incontrano davanti al veicolo, mentre se l'incontro avviene dietro il veicolo, si parla di convergenza negativa o, più comunemente, di divergenza (toe-out); l'angolo viene misurato in gradi.

Nello schema, entrambe le ruote anteriori "tirano" la macchina di lato, anche se l'effetto totale è nullo, dal momento che le forze in gioco sono uguali ed opposte: in teoria la macchina non sbanda né a destra né a sinistra, ma questa è una situazione instabile. Supponiamo che la macchina incontri una piccola irregolarità del terreno su un lato soltanto, oppure che le ruote siano leggermente sterzate, ciò si tradurrà in un po' di carico in più su uno dei due pneumatici anteriori, che quindi farà più presa sul terreno e potrà tirare la macchina un pò dalla propria parte: il risultato è che una ruota tira con più forza in una direzione, mentre la forza che agisce in direzione opposta si è indebolita e, di conseguenza, le due forze non si controbilanciano più, e si crea una risultante che fa curvare la macchina. Il guidatore può cercare di controsterzare ma, se la correzione non è perfetta, ci ritroviamo daccapo nella stessa situazione, questa volta in direzione opposta. La macchina avrà quindi la tendenza a sbandare da una parte e dall'altra, o, nel peggiore dei casi, ad entrare in oscillazione.

Se la divergenza delle ruote causa instabilità, non c'è motivo di adottarla al retrotreno poichè renderebbe la macchina inguidabile.
Per quanto riguarda l'avantreno, invece, c'è l'effetto stabilizzante dell'angolo di incidenza. E' per questo che talvolta le ruote anteriori possono essere leggermente divergenti, purché la macchina abbia un angolo di incidenza sufficiente a dare stabilità sui rettilinei. L'effetto "instabilità" si farà comunque notare nell'inserimento in curva, che risulterà più immediato ed aggressivo.

La convergenza delle ruote ha, invece, un effetto stabilizzante: tenderà a far andare dritta la macchina.
Viene adottata per lo più al retrotreno, dove ne previene la tendenza a 'scappare' quando i pneumatici vengono bruscamente portati ai limiti del cerchio di tenuta, e ogni irregolarità del terreno può far loro perdere la presa. Il guidatore avrà la sensazione che il posteriore sia "incollato alla strada", come se ci fosse una forza invisibile che lo tiene in traiettoria.
Tuttavia ci sono degli svantaggi: la direzionalità in curva può soffrirne parecchio, specie in quelle lente. L'effetto può arrivare ad essere tale che la tenuta dell'avantreno è a malapena sufficiente a far curvare la macchina. In altre parole, troppa convergenza al retrotreno può tradursi in un effetto di sottosterzo.
Se le ruote anteriori sono convergenti, si ha sostanzialmente lo stesso effetto stabilizzante; ciò può essere comodo per controllare le accelerazioni, ma farà perdere direzionalità all'anteriore: l'inserimento in curva sarà assai meno aggressivo.

Convergenza e divergenza hanno in comune un effetto: aumentano la prontezza di reazione della macchina. Le forze opposte, per piccole che siano normalmente, eliminano tutti i giochi della sospensione, e pre-caricano lateralmente i pneumatici, deformandone leggermente la carcassa. Ciò consente alla macchina di reagire più prontamente.

Lo svantaggio di un angolo accentuato di convergenza o divergenza sta soprattutto nello spreco di energia (quindi perdita di velocità): all'aumentare dell'angolo cresce lo slittamento dei pneumatici con l'asfalto, quindi, quanto maggiore è il grip della pista, tanto maggiore sarà la perdita. Inoltre, se l'angolazione delle ruote è pronunciata, saranno altrettanto ampi gli angoli di slittamento, con conseguente diminuzione della tenuta di strada persino in rettifilo.

I valori normalmente utilizzati vanno da -1.5 a +1.5 gradi all'anteriore, più di così darebbe luogo a comportamenti strani, mentre al posteriore è comune utilizzare da 0 a 3.5 gradi di convergenza, qualcosa meno per le macchine on-road.