Τετρακίνηση

ΤετρακίνησηΈνα από τα πρώτα ζητήματα που αντιμετώπισαν οι μηχανικοί στην κατασκευή των πρώτων αυτοκινήτων αφορούσε στην μεταφορά της ισχύος από το κιβώτιο ταχυτήτων στους τροχούς. Εκείνη την εποχή ήταν ιδιαίτερα δύσκολη υπόθεση να μοιραστεί η ροπή στους δύο κινητήριους τροχούς (θυμηθείτε πως οι μη κινητήριοι περιστρέφονται «ελεύθεροι») που στην διάρκεια στροφής οι εξωτερικοί διαγράφουν μεγαλύτερο τόξο από τους εσωτερικούς. Μεγαλύτερο τόξο σημαίνει μεγαλύτερη απόσταση, άρα και αυξημένη περιστροφική ταχύτητα.

Οι μηχανικοί έπρεπε να βρουν ένα τρόπο, ένα μηχανισμό, που θα επέτρεπε σε κάθε κινητήριο τροχό να περιστραφεί με διαφορετική ταχύτητα. Στα μέσα του 18ου αιώνα ο James Stanley επινόησε το πρώτο σύστημα που πληρούσε την συγκεκριμένη προϋπόθεση και το ονόμασε διαφορικό. Στη συνέχεια άλλοι μηχανικοί εξέλισσαν συνεχώς την λειτουργία των διαφορικών η οποία πλέον δεν αποτελούσε πρόβλημα. «Γιατί όμως η κίνηση να μεταδίδεται μόνο στους δύο και όχι σε όλους τους τροχούς;» σκέφτηκαν μερικοί από αυτούς. Όπως εκείνοι που εργάζονταν το 1898 στο εργοστάσιο αυτοκινήτων Tatra και σκέφτηκαν να κατασκευάσουν μερικά οχήματα με κίνηση στους τέσσερις τροχούς τα οποία όμως αντιμετώπισαν σωρεία προβλημάτων.

Δύο χρόνια αργότερα ο δαιμόνιος σαν μηχανικός Ferdinand Porsche είχε την ιδέα να κατασκευάσει ένα όχημα που πίσω από κάθε τροχό κρυβόταν ένας ηλεκτροκινητήρας. Ο κάθε ένας από αυτούς τραβούσε ρεύμα από ένα δυναμό που κινούσε ο βενζινοκινητήρας αλλά η όλη κατασκευή ήταν αδύνατο να βγει στην παραγωγή λόγω κόστους και της πολυπλοκότητας του όλου συστήματος. Τα επόμενα χρόνια εμφανίστηκαν διάφορες πατέντες και εφαρμογές τετρακίνησης αλλά ορόσημο ήταν η παραγωγή του θρυλικού Willys Jeep μετά από αίτημα της αμερικανικής κυβέρνησης για ένα όχημα «που θα μπορούσε κινηθεί παντός εδάφους». Στην δεκαετία του ’50 εμφανίζονται το Toyota Land Cruiser καθώς και τα πρώτα Land Rover από την Austin. Μέχρι και τις αρχές περίπου της δεκαετίας του ’80, τα συστήματα τετρακίνησης έβρισκαν εφαρμογή αποκλειστικά σε οχήματα τύπου τζιπ.

Εν τούτοις, το πρώτο αυτοκίνητο παραγωγής με σύστημα μόνιμης τετρακίνησης, με κεντρικό διαφορικό και για πρώτη φορά σύστημα ABS, ήταν το επαναστατικό Jensen FF. Η παραγωγή του διήρκεσε περίπου έξι και ο αριθμός παραγωγής δεν ξεπέρασε τις 100 μονάδες. Ωστόσο, το μοντέλο που πραγματικά ώθησε την τεχνολογία της τετρακίνησης μέσα από τους αγώνες έφερε τα διακριτικά της πρώην NSU, το οποίο είχε παρουσιαστεί για πρώτη φορά το 1980 στο σαλόνι της Γενεύης. Ουσιαστικά, το Audi Quattro καθιέρωσε την τετρακίνηση το παγκόσμιο πρωτάθλημα ράλι. Το κεντρικό διαφορικό ήταν συνδεδεμένο με το κιβώτιο ταχυτήτων, και το πίσω διαφορικό του αυτοκινήτου μπορούσε να μετατραπεί με χειροκίνητο τρόπο σε μπλοκέ ενώ η κατανομή της ροπής ανάμεσα στους δύο άξονες ήταν 50:50.

Η συνέχεια ήταν εντυπωσιακή και μέσα από τα ράλι η εξέλιξη των συστημάτων τετρακίνησης επιταχύνθηκε με γοργούς ρυθμούς. Από τις αμιγώς μηχανικές συναρμογές τετρακίνησης και τα σκληροτράχηλα 4×4 η μετέπειτα εφαρμογή των ηλεκτρονικών και οι απαιτήσεις του κοινού για πολιτισμένα μοντέλα έδωσε νέα διάσταση, εξού και τα ιδιαίτερα δημοφιλή SUV. Σήμερα, η μετάδοση της κίνησης σε όλους τους τροχούς επιτυγχάνεται γενικώς με τρεις τρόπους με αρκετές όμως παραλλαγές (βλέπε συνεκτική σύζευξη, σύζευξη με συμπλέκτη, Haldex) που ωστόσο κυμαίνονται στις ίδιες -τρεις- αρχές λειτουργίας.

Ένα απλό κοινό διαφορικό επιτρέπει σε ένα ζεύγος τροχών να περιστρέφεται με διαφορετική ταχύτητα αλλά την ροπή την κατανέμει ισομερώς. Αν δηλαδή ο ένας τροχός βρεθεί σε ολισθηρή επιφάνεια και σπινάρει τότε η ροπή που μεταφέρεται στον άλλο είναι ανάλογα μικρή με αποτέλεσμα το όχημα να ακινητοποιείται. Θα σας έχει τύχει σε ανηφόρα με βρεγμένο οδόστρωμα ο ένας τροχός να σπινάρει τρελά και ο άλλος να μένει ακίνητος, όπως και το αυτοκίνητο σας. Εκείνη την στιγμή το διαφορικό κατανέμει την ίδια ροπή στον τροχό που σπινάρει στο βρεγμένο με τον τροχό που πατά στο στεγνό οδόστρωμα.

Ίδια ροπή αλλά διαφορετική περιστροφική ταχύτητα, οπότε το συμπέρασμα είναι πως το διαφορικό κατανέμει ροπή και επιτρέπει ελευθερία κίνησης (περιστροφικής). Με άλλα λόγια: το διαφορικό κατανέμει την ροπή στρέψης που δέχεται προς τους τροχούς ώστε αυτοί να περιστρέφονται ταυτόχρονα αλλά με διαφορετική ταχύτητα. Για ισχύ δεν θα πρέπει να μιλάμε καθώς η κίνηση των γραναζιών έχει να κάνει με την δύναμη που ασκείται στην επιφάνεια των οδοντώσεων των γραναζιών, όπως και στα κιβώτια ταχυτήτων.

Αν τώρα υποθέσουμε πως σε ένα τετρακίνητο έχουμε από ένα κοινό διαφορικό σε κάθε άξονα τότε τι θα γίνει όταν κάθε ζεύγος τροχών αρχίζει να σπινάρει; Το άλλο ζεύγος θα ακινητοποιηθεί και για αυτό απαιτείται η χρήση ενός κεντρικό διαφορικού περιορισμένης ολίσθησης που θα ρυθμίζει την ροπή που θα περνά σε κάθε άξονα.

Ωστόσο, το κοινό διαφορικό δεν μπορεί να αντιληφθεί την ροπή που πρέπει να φτάσει σε κάθε τροχό και την λύση δίνουν τα διαφορικά περιορισμένης ολίσθησης. Στην ευθεία και στις στροφές με ικανοποιητική πρόσφυση λειτουργούν όπως τα κοινά διαφορικά αλλά όταν κάποιος τροχός χάσει πρόσφυση τότε η ροπή περνά στον τροχό με την μεγαλύτερη. Θα έχετε ακούσει μηχανικούς να μιλούν για μπλοκέ π.χ. 30%. Αυτός είναι ο συντελεστής ενός μπλοκέ που βγαίνει από την αναλογία της διαφοράς ροπής ανάμεσα στους τροχούς και το οδόστρωμα / την ολική ροπή που μεταφέρεται στους κινητήριους τροχούς. Το πηλίκο πολλαπλασιάζεται επί 100%.

Για διαφορά περιστροφής αναφερόμαστε στα μπλοκέ σιλικονούχα διαφορικά δίσκων, τους γνωστούς συνεκτικούς συμπλέκτες, καθώς από την διαφορά περιστροφής του εμπρός και πίσω άξονα προκύπτει θερμότητα και διαστολή της σιλικόνης με αποτέλεσμα ένα ελατήριο να «κουμπώνει» τους δίσκους. Στέκομαι στους συνεκτικούς συμπλέκτες γιατί αξίζει να σημειωθεί πως όσο μικρότερη είναι η διαφορά περιστροφής ανάμεσα στους δύο άξονες τόσο μικρότερη είναι η μεταφορά της ροπής. Με άλλα λόγια, θεωρητικά όταν το όχημα κινείται στην ευθεία δεν έχουμε διαφορά περιστροφής και η ροπή που περνά στον πίσω άξονα είναι μηδενική. Στην περίπτωση που ο συνεκτικός συμπλέκτης συνεργάζεται με κεντρικό διαφορικό τότε έχουμε αναλογία 50:50.

Ετικέτες

Nίκος Ι. Mαρινόπουλος

Πρόκειται για τον δημιουργό και συντονιστή του καρότου με τις περισσότερες τεχνολογικές βιταμίνες σε όλον τον κόσμο!

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται με *

Back to top button
Close
Close