Λίγα λόγια για τις αναρτήσεις…

Volvo-S40_2004_1600x1200_wallpaper_3d

Σε τι χρησιμεύει η ανάρτηση σε ένα αυτοκίνητο; Ποιες είναι οι δημοφιλέστερες κατασκευαστικά επιλογές; Ποια τα πλεονεκτήματα και ποια τα μειονεκτήματα κάθε μίας;

Κράτημα και άνεση. Δύο αντικρουόμενες έννοιες με τους μηχανικούς να προσπαθούν να βρουν την χρυσή τομή σε κάθε ανάρτηση που σχεδιάζουν . Πιο βολικά είναι τα πράγματα όταν ο χαρακτήρας ενός αυτοκινήτου είναι π.χ. ξεκάθαρα σπορ. Ποια όμως είναι η βασική λειτουργία της ανάρτησης; Την οποία συναντάμε σε κάθε τροχοφόρο όχημα. Και αυτό διότι αν δεν υπήρχε α) το αυτοκίνητο θα «έφευγε» από τον δρόμο με την πρώτη μετατόπιση φορτίου, και β) οι επιβαίνοντες θα αισθανόντουσαν την παραμικρή ανωμαλία του οδοστρώματος. Καταστάσεις που είχαν γίνει αντιληπτές από τη εποχή με τα κάρα.

Audi A3 CabrioletΟυσιαστικά, η ανάρτηση είναι ένας τύπος ελαστικού συνδέσμου μεταξύ των τροχών και του αμαξώματος διαχωρίζοντας την μη αναρτώμενη ή αναρτημένη μάζα (τροχοί, δισκόφρενα) από την αναρτώμενη ή αναρτημένη (αμάξωμα, κινητήρας, επιβάτες κ.α.). Έχει αποδειχθεί πως η μικρότερη δυνατή μη αναρτώμενη μάζα προσφέρει καλύτερα οδικά χαρακτηριστικά (για όσους νομίζουν πως οι ζάντες αλουμινίου είναι μόνο για λούσο) μιας και μειώνεται η αδράνεια επηρεάζοντας σε μικρότερο βαθμό την λειτουργία της ανάρτησης.

renewing-macpherson-strut-inserts-1-734Τα αμορτισέρ και τα ελατήρια είναι βασικά συστατικά μίας ανάρτησης. Τα αμορτισέρ φροντίζουν στην απόσβεση των ταλαντώσεων του αμαξώματος, ενώ τα ελατήρια στην στήριξη. Η ανάρτηση μπορεί στην πιο απλή της μορφή να αποτελείται από έναν άξονα με βραχίονες να στηρίζονται στο αμάξωμα έως και πολύ πιο πολύπλοκες κατασκευές, ανάλογα με την σχεδίαση και τον τύπο του αυτοκινήτου. Όποια και αν είναι πάντως η σχεδίαση, θα πρέπει να υπάρχει σωστή και μελετημένη γεωμετρία και τα ελαστικά να εφάπτονται στο δρόμο με τον βέλτιστο τρόπο. Οι γωνίες κάμπερ, κάστερ και η σύγκλιση των τροχών ορίζουν την γεωμετρία μίας ανάρτησης, δίχως να αγνοούμε το τετράπλευρο του Ackermann όσον αφορά στο απροβλημάτιστο στρίψιμο ενός οχήματος.

checking-leaf-springs-and-bushes-for-wear-1-710Μέχρι τα τέλη της δεκαετίας του 1970 τα περισσότερα αυτοκίνητα διέθεταν μη ανεξάρτητη ανάρτηση, ειδικά στον πίσω άξονα. Βασικά, υπήρχε ένας άκαμπτος άξονας με φύλλα σούστας ή ελατήρια για να στηρίζεται το αμάξωμα και ονομάζεται μη ανεξάρτητη καθώς οποιαδήποτε μεταβολή στον έναν τροχό, μεταφέρονταν στον άλλο. Μιλάμε για μία τεράστια μη αναρτώμενη μάζα , ειδικά στην περίπτωση που υπάρχει και η μετάδοση («ζωντανός» άξονας ή live axle). Πρόκειται για μία ξεπερασμένη και φτηνή λύση στα επιβατικά που προσφέρει πολύ μέτρια οδικά χαρακτηριστικά και συναντάτε μόνο σε ειδικά 4×4 και παλιά αμερικανικά αυτοκίνητα. Οι πλευρικές μετατοπίσεις μπορούν να μετατοπιστούν με μία ράβδο Πανάρ ή με μοχλικό σύστημα (σύνδεσμος Watt).

Smart-Roadster_2003_1600x1200_wallpaper_19Ωστόσο, μία παραλλαγή της μη ανεξάρτητης ανάρτησης είναι η διάταξη De Dion όπου το διαφορικό εδράζεται πάνω στο αμάξωμα και βρίσκεται εκτός του άξονα («νεκρός» άξονας ή dead axle) μειώνοντας την μη αναρτώμενη μάζα. Προσφέρει καλύτερα χαρακτηριστικά αλλά μειονεκτεί απέναντι στις ανεξάρτητες διατάξεις. Ο άξονας De Dion εξακολουθεί να υπάρχει ακόμη και σήμερα σε αυτοκίνητα όπως τα Smart ForTwo και πιθανώς στο νέο Renault Twingo. Μία από τις παλαιότερες ανεξάρτητες διατάξεις είναι o «σπαστός» άξονας (swing axle) που χρησιμοποιήθηκε το 1950 στο VW Beetle, την Porsche 356 και την Mercedes 300SL (1954). Το μοναδικό της πλεονέκτημα ήταν η ανεξάρτητη απόσβεση των κραδασμών, κατά τα υπόλοιπα εξαφανίστηκε ως διάταξη μέσα σε μία δεκαετία καθώς το κάμπερ της ήταν απλά χάλια με εξίσου χάλια κράτημα.

2014-chevrolet-corvette-stingray-suspension-cutawayΗ καλύτερη και ακριβότερη κατασκευαστικά επιλογή είναι τα διπλά ψαλίδια που εξασφαλίζουν πολύ καλά γεωμετρικά χαρακτηριστικά με ιδανικό έλεγχο της γωνίας κάμπερ. Λόγω του κόστους αλλά και του όγκου που καταλαμβάνουν ως διάταξη, τα διπλά ψαλίδια (τα οποία μπορούν να είναι ανισομεγέθη μεταξύ του πάνω και του κάτω) περιορίζονται σε όλα τα καλά σπορ μοντέλα και μπορούν να χρησιμοποιηθούν και στους δύο άξονες. Μία πιο απλή λύση για τον εμπρός άξονα είναι τα γόνατα MacPherson. Αποτελούν μία φτηνή, συμπαγή και αξιόπιστη κατασκευαστικά λύση και για αυτό χρησιμοποιούνται στο 99,99% (τρόπος του λέγειν) των σύγχρονων αυτοκινήτων (θα ήταν παράλειψη να μην αναφερθούμε και στα υποπλαίσια, ώστε η ανάρτηση να μην έχει απευθείας επαφή με το αμάξωμα και να μειώνεται σημαντικά το NVH).

toyota-front-suspensionΠρόκειται για επινόηση του Earl S. MacPherson που τοποθετήθηκε σε μοντέλο της Ford το 1949 και βασίζεται στην τηλεσκοπική τοποθέτηση του αμορτισέρ μέσα στο ελατήριο. Στην πράξη τα MacPherson δεν προσφέρουν και την καλύτερη γεωμετρία αλλά για τα προσθιοκίνητα -όπου κινητήρας, σύστημα διεύθυνσης και κιβώτιο ταχυτήτων είναι μαζεμένα τόσο κοντά- η μόνη βολική λύση είναι τα γόνατα. Εδώ να πούμε πώς -όπως και στα διπλά ψαλίδια- υπήρξαν μοντέλα με MacPherson και στον πίσω άξονα (αγαπημένη επιλογή των Ιταλών π.χ. Fiat Croma, Tipo, Tempra, Lancia Thema, Dedra, Delta, Alfa Romeo GTV κ.α.). Μία επιλογή που εκτοπίστηκε από τους πολλαπλούς συνδέσμους.

Renault-Megane_2009_1600x1200Ο ημιάκαμπτος άξονας είναι η δημοφιλέστερη επιλογή των κατασκευαστών για αρκετούς λόγους. Πρόκειται για μία οικονομική κατασκευαστικά λύση που αποτελείται από ένα κοίλο άξονα (μπορεί να εσωκλείει αντιστρεπτική ράβδο) που στηρίζεται σε δύο διαμήκεις βραχίονες. Προσφέρει καλή γωνία κάμπερ και σε υψηλή φόρτιση παρουσιάζονται αρνητικές τιμές βελτιώνοντας το κράτημα του αυτοκινήτου. Από την άλλη, ο ημιάκαμπτος μπορεί να μην είναι ότι καλύτερο για την γεωμετρία των τροχών (συγκρίνοντας με διάταξη πολλαπλών συνδέσμων και διπλά ψαλίδια) αλλά βολεύει στα μικρά και μικρομεσαία αυτοκίνητα. Και αυτό διότι καταλαμβάνει μικρό χώρο και δεν περιορίζει το πορτμπαγκάζ.

Mercedes-Benz-190E_suspension_multilink_1984_1000Από τα τέλη της δεκαετίας του ’80 η ανάρτηση με πολλαπλούς συνδέσμους άρχισε να καθιερώνεται στα μεγάλα σεντάν και στα κουπέ. Είναι σχετικά δύσκολο να περιγράψεις μία multilink διάταξη καθώς ποικίλει ανά κατασκευαστή. Σε γενικές γραμμές υπάρχουν τουλάχιστον τρείς βραχίονες ελέγχου (διαμήκεις και εγκάρσιοι), ενώ συνηθίζεται η περιγραφή ανάλογα με τα σημεία συνδέσμων (π.χ. τεσσάρων συνδέσμων στο Audi A4). Είναι σχετικά δύσκολο να καταλήξει κανείς αν οι πολλαπλοί σύνδεσμοι είναι καλύτερη ως επιλογή από τα διπλά ψαλίδια αφού όπως είπαμε εξαρτάται από την σχεδίαση (που αρκετές φορές παραπέμπει σε ανισομεγέθη ψαλίδια) και την αποτελεσματικότητα της.

tenneco-kinetic-suspension-anti-roll-bar-1Ειδικό βάρος έχουν διάφορες πρωτότυπες αναρτήσεις όπως η υδροπνευματική της Citroen με ενεργητικά χαρακτηριστικά προσαρμόζοντας τον βαθμό απόσβεσης ανάλογα με την μορφολογία του εδάφους. Ενεργά ή ημιενεργητικά χαρακτηριστικά έχουν διάφορες αναρτήσεις που συνδυάζονται με ηλεκτρονικά ελεγχόμενα αμορτισέρ (εδώ μία ηλεκτρονικά ελεγχόμενη βαλβίδα ρυθμίζει την ροή του λαδιού και την σκληρότητα του αποσβεστήρα) ή πνευματικά (στην περίπτωση της αερανάρτησης). To high light στα αμορτισέρ είναι τα μαγνητοροϊκού υγρού, μια πατέντα της Delphi. Η Mercedes-Benz πρόσφατα παρουσίασε την τελευταία εξέλιξη του συστήματος ABC, ενώ η McLaren MP4-12C βασίζεται στην ανάρτηση της Tenneco (δίχως να αγνοούμε την ενεργητική της Lotus από την F1 την δεκαετία του ’80). Μία πιο light παραλλαγή έχουμε δει από την Peugeot στην πίσω ανάρτηση με πρώτο πεδίο εφαρμογής το 3008.

ford focus cross blade suspensionΟλοκληρώνοντας την συνοπτική μας αναφορά στις αναρτήσεις του αυτοκινήτου, θα πρέπει να πούμε πως ακόμη και αν υπάρχει o καλύτερος τύπος διάταξης (π.χ. διπλά ψαλίδια) δεν σημαίνει πως θα έχουμε και το καλύτερο κράτημα. Η σχεδίαση της ανάρτησης είναι το παν για την επιτυχία και ακόμη σημαντικότερο είναι να βρίσκεται σε ένα σωστά δομημένο και δύσκαμπτο πλαίσιο. Στο τελευταίο κρύβεται η μεγάλη επιτυχία που είχε το πρώτο Ford Focus (το διάσημο από τα ράλι και τον αξέχαστο Colin McRae) και λιγότερο στην πολυδιαφημισμένη πίσω ανάρτηση πολλαπλών συνδέσμων «cross blade». Αλλά έτσι είναι το μάρκετινγκ, πιο εύκολα προβάλλεται μία πιασάρικα αποκαλούμενη ανάρτηση, παρά ένα ολόκληρο πλαίσιο. Επί της ευκαιρίας και τα περί μάρκετινγκ …πολύς κόσμος δεν γνώριζε καν πως οι πρώτης γενιάς FSI του VW Group διέθεταν μεταβλητό χρονισμό των βαλβίδων. Αλλά οι ειδικοί δεν το πολυφώναζαν τότε, καθώς το αρκτικόλεξο VVT είχε συνυφανθεί κυρίως με την ιαπωνική αυτοκινητοβιομηχανία; Πάνω απ’ όλα το γόητρο…

Η τεχνολογία των αμορτισέρ/ελατηρίων από την Bilstein.

Με την αυξανόμενη ισχύ των κινητήρων και τις αυξανόμενες ταχύτητες των αυτοκινήτων, η ανάρτηση τέθηκε στο επίκεντρο της προσοχής της αυτοκινητοβιομηχανίας. Η ανάρτηση θα συνεχίσει να παίζει και στο μέλλον έναν ολοένα και σημαντικότερο ρόλο. Γιατί η ανάρτηση, ειδικότερα τα ελατήρια και τα αμορτισέρ, είναι ο συνδετικός κρίκος μεταξύ της ανάρτησης του τροχού και του αμαξώματος, που εξασφαλίζει την καλύτερη δυνατή επαφή με το οδόστρωμα. Εδώ θα μάθετε πώς λειτουργεί αυτό το σύστημα με απλά λόγια.

how-car-suspension-works-2-45Ανάρτηση: Κράτημα – Πρόσφυση – Άνεση

Η ανάρτηση είναι ο συνδετικός κρίκος ανάμεσα στο οδόστρωμα και το αμάξωμα. Αποστολή της είναι να απορροφά όσο καλύτερα γίνεται τους κραδασμούς στον τροχό και το αμάξωμα, οι οποίοι προκαλούνται από τις ανωμαλίες του οδοστρώματος ή την αλλαγή πορείας. Η μετάδοση των κραδασμών αυτών στο αμάξωμα πρέπει να αποφεύγεται κατά το δυνατόν, ώστε να ελαχιστοποιηθεί στα όρια του εφικτού η κύλιση, η πλαγιολίσθηση και ο καλπασμός, να αποφευχθεί η ταλάντωση και να διασφαλιστεί το άριστο κράτημα και η πρόσφυση με ελάχιστη παλινδρόμηση. Η ανάρτηση αποτελείται από διάφορα εξαρτήματα, όπως τα στηρίγματα γονάτου, τα ελατήρια, το αμορτισέρ, τη συνδετική ράβδο, το σταθεροποιητή, τα στηρίγματα άξονα/τροχών, τα ρουλεμάν τροχού, τους βραχίονες (ελέγχου και κατά μήκος), το φρένο τροχού, τη ζάντα, τα ελαστικά, το μηχανισμό μετάδοσης και το σύστημα διεύθυνσης.

Ελατήριο: Αποστολή και λειτουργία

Τα ελατήρια απορροφούν τις ανωμαλίες του οδοστρώματος και τις κρούσεις. Μετατρέπουν αυτές τις κρούσεις σε κραδασμούς. Το ελατήριο είναι ένας σημαντικός συνδετικός κρίκος ανάμεσα στα διάφορα στοιχεία της ανάρτησης. Συνδέει την αναρτώμενη και τη μη αναρτώμενη μάζα του οχήματος. Στη μη αναρτώμενη μάζα ανήκουν τα εξαρτήματα του οχήματος που βρίσκονται ανάμεσα στο δρόμο και το ελατήριο, καθώς επίσης οι τροχοί, τα φρένα, εξαρτήματα της ανάρτησης τροχών και του συστήματος διεύθυνσης. Όλα τα λοιπά στοιχεία του οχήματος θεωρούνται αναρτώμενη μάζα, όπως το αμάξωμα, το σύστημα κίνησης και τα υπόλοιπα τμήματα της ανάρτησης τροχών και του συστήματος διεύθυνσης. Για μια άνετη ανάρτηση του οχήματος με ελατήριο ισχύουν κατά βάση τα εξής: Όσο μικρότερος είναι ο λόγος της μη αναρτώμενης προς την αναρτώμενη μάζα, τόσο μεγαλύτερη είναι η άνεση. Το ελατήριο επιδρά σε συνδυασμό με το σταθεροποιητή, τα ελαστικά και τα καθίσματα.

Αμορτισέρ: Αποστολή και λειτουργία

Το αμορτισέρ μειώνει και περιορίζει τους κραδασμούς των ελατηρίων. Γι΄ αυτό η επιστημονική ορολογία για το αμορτισέρ είναι αποσβεστήρας κραδασμών. Ο αποσβεστήρας κραδασμών μετατρέπει την κινητική ενέργεια σε θερμική ενέργεια μέσω της ιξώδους τριβής. Αυτό επιτυγχάνεται με την επιβράδυνση της ροής του λαδιού στις διόδους της βαλβίδας που βρίσκονται στο εσωτερικό του αμορτισέρ. Οι δίοδοι του αμορτισέρ είναι έτσι σχεδιασμένες, ώστε οι παραγόμενοι κραδασμοί στο ελατήριο να ελαχιστοποιούνται από την πρώτη στιγμή. Κατά τη διαδικασία αυτή, το αμορτισέρ μπορεί να αναπτύξει θερμοκρασία έως και 100–120°C.

Αλληλεπίδραση μεταξύ του ελατηρίου και του αμορτισέρ

Κατά την κίνηση πάνω από εμπόδια, ενεργοποιείται πρώτα το ελατήριο. Το ελατήριο δεν πρέπει να παρεμποδίζεται από την υψηλή αποσβεστική απόδοση του αμορτισέρ. Για παράδειγμα, όταν το όχημα περνά πάνω από ένα εξόγκωμα στο οδόστρωμα, το εμπόδιο αυτό πιέζει τον τροχό πάνω στο περίβλημα. Έτσι, το ελατήριο συμπιέζεται. Το αμορτισέρ βρίσκεται τώρα στη φάση συμπίεσης. Αφού το ελατήριο εξισορροπήσει το εμπόδιο, το αμορτισέρ πρέπει να επιβραδύνει την κίνηση του ελατηρίου, το οποίο αποσυμπιέζεται με μεγάλη δύναμη. Το αμορτισέρ βρίσκεται τώρα στη φάση επαναφοράς. Φάση συμπίεσης (συμπίεση του ελατηρίου και του αμορτισέρ, π.χ. κατά τη διέλευση πάνω από ένα εμπόδιο) συνήθως περ. 25% της δύναμης απόσβεσης. Φάση επαναφοράς (το ελατήριο προκαλεί έκταση του αμορτισέρ) συνήθως περ. 75% της δύναμης απόσβεσης. Συμπέρασμα: Ένα ελατήριο με υψηλή σταθερά (ελατήρια αγωνιστικών ή χαμηλών αυτοκινήτων) λειτουργεί άριστα μόνο με το κατάλληλο αμορτισέρ υψηλής απόδοσης ή αγωνιστικών προδιαγραφών.

Ετικέτες

Nίκος Ι. Mαρινόπουλος

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

Ένα σχόλιο

  1. Αγαπητε κυριε Μαρινοπουλε…Για το θεμα της μειωμενης μη αναρτωμενης μαζας θα ηταν ωραιο να αναφερθει οτι τα παλιοτερα μοντελα της Alfa Romeo οπως Alfetta ,Giulietta του 1977,Alfa 6, Alfa 90 ,Alfa 75 ειχαν τα πισω δισκοφρενα πανω στο διαφορικο και οχι πανω στους τροχους,με αυτον τον τροπο καταφερναν εκτεταμενη μειωση της μη αναρτωμενης μαζας καθιστωντας αυτη την λυση πολυ προχωρημενη και extreme θα ελεγε κανεις,αφου τα δισκοφρενα με αυτη την επιλογη μεταφεροντουσαν στην αναρτημενη μαζα κανοντας τα αυτοκινητα της Alfa Romeo να εχουν εξαιρετικη οδικη συμπεριφορα, σε επιπεδο που οι Γερμανοι δεν μπορουσαν να ακολουθησουν.Επισης θα ηθελα να πω πως την αναρτηση διπλών ψαλιδιων την συνανταμε στο 80% των μοντελων της Alfa Romeo κατι που επισης δεν γνωριζει αρκετος κοσμος καθως για τους Γερμανους της BMW,MERCEDES ,AUDI τα διπλά ψαλιδια ειναι αγνωστη λεξη στα μοντελα τους

Αφήστε μια απάντηση

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

Back to top button
Close
Close