Η δοκιμή!

Ο οδηγός δοκιμών κάθισε στο άβολο bucket κάθισμα, έδεσε τις ζώνες του και έθεσε σε λειτουργία τον κινητήρα.

Η πίστα που είχε σχεδιαστεί, ώστε να προσομοιώνει τις συνθήκες του δημόσιου δρόμου, απλώνονταν τώρα μπροστά του, προκαλώντας την αναμέτρηση με το χρονόμετρο. Μόλις ο κινητήρας έφτασε στην απαιτούμενη θερμοκρασία δόθηκε το σήμα της εκκίνησης. Συμπλέκτης, πρώτη ταχύτητα στο κιβώτιο, στροφές κάπου στην περιοχή της μέγιστης ροπής και απελευθέρωση του συμπλέκτη.

Ένα δυνατό τράνταγμα και το πειραματικό όχημα ξεχύνεται επιταχύνοντας βίαια στην άσφαλτο. Καμία κλίση στο αμάξωμα και αξιοσημείωτη σταθερότητα στην επίπεδη ευθεία. Άψογο!

Καθώς πλησιάζει η πρώτη κλειστή δεξιά ο οδηγός επιλέγει την αριστερή γραμμή εισόδου, φρένο, κατέβασμα και όλα καλά, μέχρι που ο δεξιός τροχός έρχεται σε επαφή με το κέρμπ σχεδόν στην κορυφή της στροφής.Το όχημα αναπηδά έντονα και το τιμόνι ελαφραίνει υπερβολικά, επισημαίνοντας ότι ο μπροστά δεξιά τροχός δεν βρίσκεται πλέον σε επαφή με το οδόστρωμα.

Όπως ήταν αναμενόμενο, ακολουθεί υποστροφή αφού όλο το φορτίο του μπροστινού συστήματος έχει σταλεί τώρα στον αριστερό τροχό ,που αδυνατεί να το διαχειριστεί.

Στο πάτημα του γκαζιού ο κινητήρας μοιάζει ανίσχυρος, αφού λόγω της αναπήδησης του πίσω άξονα, το συμβατικό διαφορικό αναγκάζει τον εσωτερικό πίσω τροχό, που βρίσκεται στον αέρα, να περιστρέφεται πολύ γρήγορα κλέβοντας τις στροφές του εξωτερικού τροχού ,που βρίσκεται σε επαφή με το οδόστρωμα.

Η ευθεία τώρα με τα συνεχόμενα σαμαράκια αναγκάζει τον οδηγό να σταματήσει σχεδόν το όχημα. Οι κραδασμοί ,που φτάνουν στην καμπίνα, καταπονούν ιδιαίτερα τον οδηγό ,που αδυνατεί να ελέγξει το όχημα καθώς αυτό αναπηδά ανεξέλεγκτο.

Ο θόρυβος και οι τριγμοί στο αμάξωμα σε κάνουν να νομίζεις, ότι οι τροχοί προσπαθούν να αποχωριστούν από το όχημα, αφού βέβαια πρώτα το καταστρέψουν.

Μετά από μερικούς γύρους στην πίστα ο καταπονημένος οδηγός πηγαίνει το όχημα προς τον τεχνικό έλεγχο. Εκεί διαπιστώνονται εκτεταμένες στρεβλώσεις του αυτοφερόμενου αμαξώματος καθώς και ρωγμές στα σημεία στήριξης των τροχών.

Η παραπάνω δοκιμή (εικονική φυσικά) έγινε για να περιγράψει την συμπεριφορά ενός οχήματος στην πίστα, από το οποίο απουσιάζει το σύστημα ανάρτησης.

Το παρόν αφιέρωμα σκοπό έχει να παντρέψει τη θεωρητική γνώση πάνω στον τομέα των αναρτήσεων με την πρακτική εφαρμογή, κάτι που αποτελεί μονόδρομο για την επίτευξη υψηλών αλλά κυρίως επαναλήψημων επιδόσεων. Δεν έτυχε, πέτυχε!

Είναι φανερό λοιπόν, ότι η ανάρτηση όχι απλά κατέχει σημαντικό ρόλο στην οδική συμπεριφορά και την άνεση, αλλά είναι το αίτιο που επιτρέπει στα οχήματα να κινούνται στους δημόσιους δρόμους.

Ας συνοψίσουμε λοιπόν τις λειτουργίες που πρίπει να φέρει σε πέρας ένα σύστημα ανάρτησης :

  1. Διασφάλιση της πρόσφυσης των τροχών κάτω απ' όλες τις συνθήκες κίνησης, παρέχοντας κατ' αυτό τον τρόπο σταθερότητα στις μεγάλες ταχύτητες και κατά την πέδηση. Επίσης, κράτημα στης στροφές και ικανότητα άμεσης αλλαγής κατεύθυνσης.

Για την επίτευξη των παραπάνω απαιτήσεων πρέπει :

• Όλα τα ελαστικά του οχήματος να βρίσκονται σε συνεχή επαφή με το οδόστρωμα, ανεξάρτητα από την μορφολογία και την κινητική κατάσταση του οχήματος .

• Να ελέγχεται, κατά το δυνατό, η γεωμετρική θέση του τροχού σε όλες τις φάσεις λειτουργίας.

2. Διασφάλιση ικανοποιητικής ποιότητας κύλισης προσφέροντας άνεση στους επιβάτες.

Αυτό συνεπάγεται με :

• Απομόνωση του αμαξώματος από τις ταλαντώσεις, που οφείλονται στην μορφολογία του οδοστρώματος.

• Απομόνωση του αμαξώματος από τους θορύβους, που οφείλονται στην μορφολογία του οδοστρώματος.

3.  Προστασία του αμάξωματος από καταπονήσεις οφειλόμενες σε δυνάμεις,που παράγονται από την συνεργασία ελαστικού-οδοστρώματος

Η ανάρτηση ,για να φέρει σε πέρας την παραπάνω αποστολή, δομείται από ένα μηχανισμό, που σκοπό έχει να συνδέει αρθρωτά τον τροχό με το αμάξωμα.

Αυτός ο μηχανισμός, όπως θα δούμε στην συνέχεια, είτε είναι ανεξάρτητος για τον κάθε τροχό είτε είναι κοινός για τον κάθε άξονα.

Για την παραλαβή των φορτίων του οδοστρώματος και την στήριξη του οχήματος, χρησιμοποιούνται διάφοροι τύποι ελατηρίων, όπως τα σπειροειδή, τα πολύφυλλα κάμψης (σούστες) ή τα στρεπτικά (ράβδοι στρέψης) .

Ιδιαίτερη κατηγορία αποτελούν τα πνευματικά και τα υδροπνευματικά, με τα οποια όμως δεν θα ασχοληθούμε επί του παρόντος.

Για την ελαχιστοποίηση και απόσβεση τώρα των παραγόμενων ταλαντώσεων χρησιμοποιούνται αποσβεστήρες (αμορτισέρ), οι οποίοι είναι συνήθως τηλεσκοπικού τύπου.

Για την κατανόηση της λειτουργίας και της αποτελεσματικότητας κάθε τύπου ανάρτησης πρέπει να εισάγουμε δύο βασικούς χαρακτηριστικούς όρους, που περιγράφουν το βάρος του οχήματος. Αυτοί είναι οι αναρτήμενες και οι μη αναρτήμενες μάζες.

Αναρτήμενες καλούνται οι μάζες, που στηρίζονται πάνω στο σύστημα ανάρτησης, δηλαδή το όχημα από τους συνδέσμους της ανάρτησης με το πλαίσιο και πάνω. Ο τροχός, τα τμήματα του συστήματος πέδησης, που βρίσκονται πάνω στον τροχό, τα αρθρωτά στοιχεία της ανάρτησης και τμήματα των ελατηρίων και των αποσβεστήρων αποτελούν τις μη αναρτήμενες μάζες.

Οι μη αναρτήμενες μάζες έχουν υψηλότατη επίδραση στην διατήρηση της επαφής του ελαστικού με το δρόμο, ειδικά σε περιπτώσεις κίνησης του οχήματος με μεγάλες ταχύτητες και κατά την υπερνίκηση απότομων μορφολογικών χαρακτηριστικών του εδάφους.

Το μέγεθος αυτό πρέπει να διατηρείται στα χαμηλότερα δυνατά επίπεδα συμβάλλοντας έτσι στο κράτημα και την ασφάλεια του οχήματος.

Τα είδη ανάρτησης διαχωρίζονται πρωτίστως ανάλογα με τον βαθμό ανεξαρτησίας τους ανά άξονα. Έτσι, έχουμε την εξαρτημένη ανάρτηση, την ανεξάρτητη ανάρτηση και την ημιανεξάρτητη ανάρτηση.

Εξαρτημένη ανάρτηση

Η εξαρτημένη ανάρτηση ή ανάρτηση άκαμπτου άξονα, είναι ο πρώτος τύπος ανάρτησης που χρησιμοποιήθηκε και φυσικά ο λόγος είναι η απλότητα κατασκευής της . Όντως με την χρήση μόνο ενός ζεύγους πολύφυλλων ελασμάτων και των ανάλογων αποσβεστήρων έχουμε μια πλήρη ανάρτηση, που ικανοποιεί τις βασικές απαιτήσεις κίνησης του οχήματος.

Σύστημα ανάρτησης άκαμπτου άξονα. Μονοπώλησε την οπίσθια θέση των οχημάτων επί πολλές δεκαετίες κυρίως λόγω της απλότητάς του και του χαμηλού κόστους παραγωγής

Στα πλεονεκτήματα αυτού του τύπου ανάρτησης μπορούμε να περιλάβουμε:

• Την οικονομικότητα της κατασκευής

• Την απλότητα της μετάδοσης της κίνησης, ιδιαίτερα σε περιπτώσεις που το διαφορικό είναι ενσωματωμένο στον άξονα

• Την μη μεταβολή της γεωμετρίας της ανάρτησης κατά την λειτουργία της, χωρίς την χρήση πρόσθετων διατάξεων

• Στην περίπτωση χρήσης πολύφυλλων ελασμάτων, κατανομή των δυνάμεων σε δύο σημεία του αμαξώματος και όχι σε ένα, όπως με τα σπειροειδή ελατήρια

Βασικά μειονεκτήματα αποτελούν :

• Οι υψηλές μη αναρτήμενες μάζες, ειδικά σε περιπτώσεις που το διαφορικό είναι ενσωματωμένο στον άξονα

• Κατά την υπερπήδηση εμποδίων δημιουργούνται γυροσκοπικές τάσεις, οι οποίες επηρεάζουν την πηδαλιούχιση του οχήματος, όταν ο άξονας είναι κατευθυντήριος

• Απαίτηση αρκετής απόστασης μεταξύ άξονα και αμαξώματος, κάτι που αυξάνει το κέντρο βάρος του οχήματος, υποβαθμίζοντας τα οδηγικά χαρακτηριστικά

Παρά τα αρκετά τους μειονεκτήματα, οι άκαμπτοι άξονας χρησιμοποιούνται ακόμη και σήμερα στους πίσω τροχούς των βαρέων οχημάτων, αφού μπορούν με σχετικά μικρό κόστος κατασκευής και συντήρησης να ανταπεξέλθουν στα μεγάλα μεταφερόμενα φορτία.

Σε αυτά τα οχήματα άλλωστε το ζητούμενο δεν είναι η απόλυτη οδική συμπεριφορά, ενώ η αυξημένη μη αναρτήμενη μάζα δεν κατέχει παρά ένα πολύ μικρό ποσοστό της συνολικής μάζας του οχήματος.

Γ.ΓΕΩΡΓΑΤΟΣ