Αναρτήσεις πίσω τροχών

Μέρος 1 (C&D 2, 1/1990)

Κείμενο: Διονύσης Χοϊδάς

Μια ανάλυση σε βάθος και… πλάτος για το παραμελημένο αυτό τμήμα των σημερινών αυτοκινήτων, που απευθύνεται σε προχωρημένους αναγνώστες.
sx0.jpg
Σε μια εποχή που το αγοραστικό ενδιαφέρον κεντρίζεται από τεχνολογικές καινοτομίες στο χώρο των κινητήρων και των συστημάτων μετάδοσης, οι αναρτήσεις μοιάζουν κάπως σαν τον «παραμελημένο συγγενή». Οι τεχνολογικές καινοτομίες σε επίπεδο μαζικής παραγωγής έρχονταν - μέχρι πρόσφατα με το σταγονόμετρο, ενώ η συντριπτική πλειοψηφία των νέων μοντέλων παρουσιάζει μια δυο - τρεις παραδοσιακές, δοκιμασμένες λύσεις στήριξης του αμαξώματος πάνω σε τέσσερις τροχούς Η τεράστια «αναρτησιακή φιλολογία» των περασμένων δεκαετιών γύρω από το θέμα έχει ατονήσει και λίγο - πολύ, θα μπορούσε να προβλέψει κανείς ότι ο τύπος της ανάρτησης ενός αυτοκίνητου θα απασχολεί σε λίγο καιρό τον υποψήφιο αγοραστή στον ίδιο βαθμό που τον απασχολεί σήμερα η… διάμετρος της φτερωτής του καλοριφέρ του! Είναι όμως έτσι τα πράγματα, ή απλά βρισκόμαστε - χρονικά - σε κάποιο κομβικό σημείο μετά από το οποίο οι καινοτομίες θα αρχίσουν να επανεμφανίζονται με ραγδαίο ρυθμό; Η απάντηση θα μπορούσε να δοθεί εύκολα, αν πρώτα δώσουμε απάντηση σε ένα γενικότερο αλλά αρκετά καθοριστικό ερώτημα; οι σημερινές αναρτήσεις λειτουργούν εξαιρετικά καλύτερα από αυτές του άμεσου παρελθόντος. Ποιες είναι οι ακόμα μεγαλύτερες ανάγκες που θα θέλαμε να μας καλύψουν κάποιες «ακόμα καλύτερες» αναρτήσεις; Προτού όμως, δώσουμε απάντηση, θα πρέπει να θέσουμε ένα πρωταρχικό ερώτημα: Σε τι χρησιμεύει μια ανάρτηση;
Αυτή την απάντηση μπορεί να τη δώσει εκείνος ο έξυπνος ανθρωπάκος που πριν 200-300 χρόνια, προκειμένου να μην πονάει στα νεφρά και τον πισινό του, αντί να βάλει ένα ακόμα μαξιλάρι στο κάθισμα του κάρου του αποφάσισε να παρεμβάλει ένα σετάκι από σούστες ανάμεσα στην καρότσα και τους άξονες, «Επιτέλους, Άνεση!» θα αναφώνησε στην πρώτη δοκιμαστική βόλτα. Ύστερα από κάμποσες ακόμα βόλτες θα διαπίστωσε κι άλλα πράγματα, όπως για παράδειγμα, ότι οι τροχοί του έσπαγαν με μικρότερη συχνότητα όταν συναντούσαν τις κοτρόνες και τους λάκκους των δρόμων εκείνης της εποχής. Κι ακόμα, τα άλογα υπόφεραν από λιγότερα «σκόρτσα», πράγμα που τα διατηρούσε περισσότερη ώρα ξεκούραστα.
Ως εδώ καλά. Το πρώτο σοβαρό πρόβλημα εμφανίστηκε την ημέρα που δοκίμασε να περάσει από τη «γνωστή» του στροφή (με τις τρεις συνεχόμενες λακκούβες…) με την ίδια ταχύτητα όπως πριν τοποθετήσει τις σούστες: βλέποντας την άμαξα τουμπαρισμένη και πιάνοντας το καρούμπαλο στο κεφάλι του, χρειάστηκε κάπου 200 χρόνια (μέχρι τις αρχές του αιώνα μας) για να αιτιολογήσει το δυσάρεστο… χάπενιγκ με θεωρίες «αυτοενισχυόμενων ταλαντώσεων εξαιτίας συντονισμών». Εκείνη πάντως τη στιγμή, αρκέστηκε στη συνειδητοποίηση ότι η ανάρτηση δεν προσφέρει μόνο «άνεση»: φέρνει και προβλήματα…
Από εκείνο πάντως το συμβάν, η εξέλιξη των αναρτήσεων οριοθετήθηκε σε ένα δεδομένο μοτίβο: «Από τη στιγμή που παρεμβάλαμε τις αναρτήσεις ανάμεσα στην καρότσα και τους τροχούς για να εξασφαλίσουμε άνεση, ας τις σχεδιάσουμε έτσι ώστε να ελαχιστοποιήσουμε τους δευτερογενείς μπελάδες που επιφέρουν»…

ΟΙ ΔΡΟΜΟΙ ΚΑΙ ΟΙ ΔΙΑΔΡΟΜΕΣ

Ένα απλουστευμένο (πολύ!…) μοντέλο για την κατανόηση της λειτουργίας της ανάρτησης όσον αφορά τον τομέα της άνεσης, φαίνεται στο σχ. 1. Υποθέτουμε ότι έχουμε μια μάζα που προσκρούει με μια συγκεκριμένη ταχύτητα πάνω σε ένα ελατήριο τέτοιο, ώστε τη στιγμή που η μάζα ακινητοποιείται, αυτό να έχει «καταναλώσει» όλη τη διαδρομή του και οι σπείρες του να είναι έτοιμες να ακουμπήσουν η μία την άλλη. Αν επαναλάβουμε το πείραμα με ένα άλλο ελατήριο διπλάσιας διαδρομής και υπολογίσουμε την απαιτούμενη σκληρότητά του (έτσι ώστε η ακινητοποίηση της μάζας να γίνεται πάλι ακριβώς στη μέγιστη συμπίεση) τότε θα διαπιστώσουμε ότι θα είναι ίση με το ένα τέταρτο αυτής του προηγούμενου ελατηρίου. Αν τώρα υποθέσουμε ότι θα έπρεπε, για την ανάρτηση ενός αυτοκινήτου, να επιλέξουμε ένα από τα δύο ελατήρια (και την αντίστοιχη συνδεσμολογία για την απαιτούμενη διαδρομή) τότε ξέρουμε - κατά προσέγγιση… - ότι το «μαλακό» ελατήριο θα μετέφερε στη σπονδυλική στήλη των επιβατών το ένα τέταρτο από τις καταπονήσεις που θα έφταναν από το δρόμο διαμέσου του «σκληρού» ελατηρίου.
sx1.jpg
Σχήμα 1: Ένα ελατήριο διπλάσιου μήκους και μισής σκληρότητας από ένα άλλο, αποθηκεύει την ίδια ενέργεια, περιορίζοντας όμως τις επιβραδύνσεις στο ένα τέταρτο!

Από τα παραπάνω, το βασικό συμπέρασμα που βγαίνει είναι ότι, όσο μαλακότερο είναι ένα ελατήριο με όσο μεγαλύτερη διαδρομή, τόσο το καλύτερο για την άνεση που θα παρέχει στους επιβάτες. Κι από εκεί και πέρα αρχίζουν τα προβλήματα… Πρόβλημα πρώτο: Με τελείως συμπιεσμένο το ελατήριο, το αυτοκίνητο πρέπει να διατηρεί μια ελάχιστη απόσταση από το έδαφος, έτσι ώστε το κάτω μέρος του να μη «βρίσκει» στις πέτρες που εξέχουν σε ένα χωματόδρομο. Αυτό σημαίνει ότι, όσο μεγαλύτερη είναι η διαδρομή μιας ανάρτησης, τόσο ψηλότερα θα βρίσκεται το αμάξωμα, άρα, με τόσο «δυσμενέστερο» ύψος κέντρου βάρους. Πρόβλημα δεύτερο: Όσο μαλακότερο είναι ένα ελατήριο, τόσο ευκολότερα θα επιτρέπει «κινήσεις» του αμαξώματος από αιτίες μη προερχόμενες από την επιφάνεια του οδοστρώματος. Τέτοιες αιτίες είναι οι δυνάμεις αδρανείας που προκαλούνται από μεταβολές επιταχύνσεων: για παράδειγμα, το βύθισμα ή η ανύψωση του εμπρός μέρους (στις επιβραδύνσεις και επιταχύνσεις, αντίστοιχα) και η κλίση του αμαξώματος στις στροφές. Μέχρι και την περασμένη δεκαετία, οι μεγάλες διαδρομές αναρτήσεων ήταν «σήμα κατατεθέν» των γαλλικών αυτοκινήτων και ιδιαίτερα αυτών με τη μπροστινή κίνηση. Η άνεση των επιβατών αλλά και οι υπερβολικές κλίσεις του αμαξώματος ήταν τα κύρια χαρακτηριστικά της «γαλλικής σχολής».
Κοντά σε όλα αυτά, μια εξαιρετικά ασφαλής (έστω και «αργή»…) οδική συμπεριφορά έδινε, για πολλά χρόνια, ισχυρά επιχειρήματα στους υποστηρικτές αυτής της ιδιόμορφης σχεδιαστικής αντίληψης. Βέβαια, για λόγους που θα εξηγήσουμε παρακάτω, οι αναρτήσεις αυτές ποτέ δεν μπόρεσαν να γίνουν «συμβατές» με ζάντες μικρής διαμέτρου ή λάστιχα μεγάλου πλάτους και χαμηλού προφίλ. Κι αφού τα λάστιχα είναι αυτά που θα καθορίσουν την ανάρτηση που θα τα «εξυπηρετήσει», επόμενο είναι οι νεώτερες γενιές ελαστικών να οδηγήσουν σε σχεδιαστικές αντιλήψεις που προϋποθέτουν σαφώς μικρότερες διαδρομές…

Η ΕΠΑΦΗ ΜΕ ΤΟ ΑΡΟΜΟ…

Η σχέση ενός αυτοκινήτου με το δρόμο δεν εξαρτάται από τίποτε άλλο πέρα από τη σχέση του πέλματος των ελαστικών του με την άσφαλτο. Το πέλμα αγνοεί αν στο τιμόνι βρίσκεται ο… Κανκούνεν ή η κυρά-Θέκλα- αγνοεί αν η ανάρτηση είναι τέσσερις σούστες γύρω - γύρω ή μια «σοφιστικέ» ήλεκτρο/ υδραυλικο/πνευματική(…) με κεντρικό έλεγχο από ηλεκτρονικό υπολογιστή αγνοεί αν το αυτοκίνητο είναι μια Πόρσε ή, απλά, μια νορμάλ χιλιοδιακοσάρα Μάντα που ο ιδιοκτήτης της «φόρεσε» τέσσερα φαρδιά Ρ7 για να εντυπωσιάσει τη γειτόνισσα…
Το μόνο που ξέρει το πέλμα είναι ο συντελεστής τριβής με την άσφαλτο, η κάθετη δύναμη που το πιέζει στο δρόμο και οι οριζόντιες δυνάμεις που προκύπτουν από την αλληλεπίδρασή του με το δρόμο στη διάρκεια επιβραδύνσεων, επιταχύνσεων και στροφών.
sx2.jpg
Σχήμα 2: Οι διαμήκεις βραχίονες διατηρούν τους τροχούς κάθετους στο οδόστρωμα στις ευθείες αλλά τους αναγκάζουν να ακολουθήσουν την κλίση του αμαξώματος στις στροφές.
sx3.jpg
Σχήμα 3: Διάταξη διαμήκων βραχιόνων με οδηγούντες μπροστά και υστερούντες πίσω.

Τι «ζητάει» το πέλμα από την ανάρτηση; Τίποτε άλλο, πέρα από το να το διατηρεί κάθετο στο δρόμο και να φροντίζει ώστε η κατακόρυφη δύναμη που το «φορτίζει» να επαρκεί - σε σχέση με το συντελεστή τριβής του οδοστρώματος - για την ανάπτυξη δυνάμεων τριβής που να αντισορροπούν τις οριζόντιες δυνάμεις αδράνειας στις επιταχύνσεις, τα φρεναρίσματα και τις στροφές που τείνουν να κάνουν το λάστιχο να ολισθήσει. Όλα τα παραπάνω φαίνονται απλά- η πραγματικότητα όμως είναι λιγότερο «φιλική». Ας υποθέσουμε ότι έχουμε σχεδιάσει μια ανάρτηση τέτοια που να διατηρεί μόνιμα τους τροχούς κάθετους προς το «πάτωμα» του οχήματος. Στο σχ. 2α βλέπουμε ότι μια τέτοια ανάρτηση διατηρεί τους τροχούς κάθετους στο οδόστρωμα όταν το αυτοκίνητο κινείται πάνω σε ένα ευθύ δρόμο. Προσέξτε όμως τι γίνεται (σχ. 2β) όταν το αυτοκίνητο στρίβει και το αμάξωμα παρουσιάζει μια κλίση (τόσο μεγαλύτερη μάλιστα, όσο μεγαλύτερες είναι οι διαδρομές της ανάρτησης και μαλακότερα τα ελατήρια…): οι τροχοί εξακολουθούν να είναι «κάθετοι» ως προς το όχημα, όχι όμως και ως προς το δρόμο. Το αποτέλεσμα είναι να μην έχουν πια συνολική επαφή του πέλματος τους με το δρόμο' η ανομοιόμορφη φθορά και - προπάντων… - η μειωμένη πρόσφυση είναι αναπόφευκτα φαινόμενα στην περίπτωση αυτή. Οι αναρτήσεις με την παραπάνω ιδιότητα (της διατήρησης, δηλαδή, των τροχών κάθετων προς το «δάπεδο» του οχήματος, ανεξάρτητα από την κλίση του ως προς το οδόστρωμα) αποτελούν κατεξοχήν «γαλλικό προνόμιο». Η συνδεσμολογία που εξασφαλίζει αυτή την ιδιότητα (και τα αντίστοιχα… μειονεκτήματα!) πραγματοποιείται με τους διαμήκεις βραχίονες (σχ. 3) που, ανάλογα με τη σχετική τους θέση ως προς τον τροχό, διακρίνονται σε «οδηγούντες» βραχίονες (leading axles) και σε «υστερούντες» (trailing axles). Δεδομένης της ταυτόσημης κλίσης τροχού και αμαξώματος, εξυπακούεται ότι όσο περισσότερη κλίση έχει το αμάξωμα τόσο περισσότερη - και μάλιστα από τη «δυσμενή πλευρά» - θα είναι η κλίση των τροχών, με σαφείς τάσεις αποκόλλησης από το έδαφος του μέρους του πέλματος που βρίσκεται προς το εσωτερικό της στροφής. Εύκολα, λοιπόν, μπορούμε να φτάσουμε στο συμπέρασμα ότι οι αναρτήσεις αυτές λειτουργούν τόσο καλύτερα όσο μικρότερες είναι οι κλίσεις που επιτρέπουν στο αμάξωμα να πάρει στις στροφές. Η φαινομενική «αντίφαση» είναι ότι χρησιμοποιήθηκαν σε αυτοκίνητα με κατεξοχήν μεγάλες διαδρομές και υπερβολικές κλίσεις αμαξώματος στις στροφές. Και βέβαια, επειδή τίποτε δεν γίνεται τυχαία, υπάρχει μια αρκετά λογική εξήγηση γι' αυτή την επιλογή: οι υστερούντες βραχίονες είχαν (και έχουν…) την καλύτερη εφαρμογή τους στους πίσω τροχούς αυτοκινήτων με μπροστινή κίνηση που, ως γνωστόν, είναι κατεξοχήν υποστροφικά και με σχετικά μεγάλες κλίσεις αμαξώματος. Οι αναρτήσεις αυτές, αναγκάζοντας το πέλμα των πίσω τροχών να λειτουργεί κάτω από ένα «καθεστώς μειωμένης επαφής με το δρόμο» όταν το αμάξωμα πάρει κλίση, τείνουν να ελαττώσουν την υποστροφή, κάνοντας το αυτοκίνητο περισσότερο «ευέλικτο» στις κλειστές στροφές, εκεί ακριβώς που τα υποστροφικά αυτοκίνητα παρουσιάζουν τα περισσότερα προβλήματά τους. Δύο καταπληκτικές ιδιότητες των υστερούντων βραχιόνων για την ανάρτηση των πίσω τροχών δεν έχουν αξιοποιηθεί μέχρι σήμερα, για καθαρά πρακτικούς λόγους. Ας τις δούμε μία - μία.
sx4.jpg
Σχήμα 4: Η «σοφιστικέ» ανάρτηση της Σιτροέν ΧΜ βασίζεται - όσον αφορά τους πίσω τροχούς - στους υστερούντες βραχίονες…

Η πρώτη από αυτές έγκειται στο ότι, ένας υστερών άξονας με συγκεκριμένη κλίση ως προς το οριζόντιο επίπεδο, δεν θα επιτρέψει στο αυτοκίνητο να «βυθίσει» το πίσω μέρος του στην επιτάχυνση αν κινητήριοι τροχοί είναι οι πίσω, διατηρώντας το σε όλο το διάστημα της επιτάχυνσης, οριζόντιο. Για το πως μπορεί αυτό να γίνει κατορθωτό, δείτε το σχ. 5. Η δεύτερη, εξασφαλίζει πως ένας υστερών άξονας με συγκεκριμένη κλίση ως προς το έδαφος (διαφορετική από την προηγούμενη) δεν θα επιτρέψει στο αυτοκίνητο να «μπρουμυτίσει» σε ένα φρενάρισμα αλλά θα το διατηρήσει οριζόντιο, χαμηλώνοντας το πίσω μέρος ισόποσα με τη βύθιση του ρύγχους (σχ. 6).
sx7.jpg
Σχήμα 7: Ανεξάρτητα από την κλίση του αμαξώματος στις στροφές, ο άκαμπτος άξονας δια τηρεί πάντοτε τους τροχούς κάθετους στο δρόμο, με εξαίρεση την περίπτωση του ανώμαλου οδοστρώματος: εκεί, η τυχαία συμπίεση της ανάρτησης ενός τροχού επηρεάζει την καθετότητα του άλλου, ακόμα και στην ευθεία.

Αυτά όσον αφορά τις αναρτήσεις «διαμηκών βραχιόνων» και την ικανότητά τους να διατηρούν σταθερή την κλίση των τροχών ως προς το αμάξωμα. Ας δούμε τώρα μια άλλη «ακραία» μορφή ανάρτησης, με μια εντελώς αντίθετη ιδιότητα: τη διατήρηση των τροχών κάθετων προς το οδόστρωμα, ανεξάρτητα από την κλίση του αμαξώματος… Μια τέτοια διάταξη είναι ο άκαμπτος άξονας, του οποίου όμως η ιδιότητα να διατηρεί τους τροχούς κάθετους στο οδόστρωμα (σχ. 7α) διαρκεί όσο αυτό είναι επίπεδο: αρκεί ένας από τους δύο τροχούς να συμπιεστεί εξαιτίας ενός εξογκώματος στο δρόμο για να «συμπαρασύρει» και τον άλλον (σχ. 7β), ελαττώνοντας την επαφή του πέλματός του με το δρόμο.
Τα μειονεκτήματα όμως, δεν σταματούν εδώ: όπως ξέρουμε, στον κλασικό άκαμπτο άξονα είναι ενσωματωμένο το διαφορικό, το οποίο ανεβοκατεβαίνει;) μαζί με τους τροχούς. Πέρα από το μεγάλο βάρος του ίδιου του διαφορικού, στην κίνηση της ανάρτησης μετέχει - εκτελώντας μια γωνιακή, παλινδρομική κίνηση - κι ο άξονας με το σταυρό. Όλα αυτά σημαίνουν μεγάλες αδράνειες και το προηγούμενο ερωτηματικό στη λέξη «ανεβοκατεβαίνει» αφορούσε το στάδιο «… κατεβαίνει»: όλα αυτά τα κιλά αργούν να επιστρέψουν στο οδόστρωμα (έτσι και το εγκαταλείψουν…) και οι παροιμιώδεις αναπηδήσεις του άκαμπτου άξονα σε «κατσαρό» οδόστρωμα αποτελούν κλασική αιτία απώλειας της πρόσφυσης του πίσω μέρους, πολύ πριν τα λάστιχα φτάσουν στα όριά τους. Όπως και να το κάνουμε, για μια σωστή πρόσφυση του πέλματος στο οδόστρωμα δεν μας αρκεί μόνο να είναι κάθετος ο τροχός στο δρόμο: προέχει να είναι και σε ΕΠΑΦΗ μαζί του κι όχι να «γκελάρει» συνεχώς εξαιτίας του βάρους της ανάρτησης που μεσολαβεί ανάμεσα σ' αυτόν και το αυτοκίνητο…
Με άλλα λόγια, θέλουμε, όταν το αμάξωμα γέρνει στις στροφές, οι εξωτερικοί τροχοί (αυτοί που προσδίδουν και το μεγαλύτερο ποσό κεντρομόλων δυνάμεων) να παραμένουν κάθετοι στο δρόμο αλλά, ταυτόχρονα, να αναρτώνται με μια όσο γίνεται ελαφρύτερη συνδεσμολογία. Μια «ύστατη» λύση στο πρόβλημα αυτό είναι ο άξονας Ντε-Ντιόν (σχ. 8). Εδώ, υπάρχει άκαμπτος άξονας που διατηρεί τους τροχούς παράλληλους μεταξύ τους (και κάθετους στο δρόμο) αλλά δεν εμπεριέχει το διαφορικό το οποίο είναι σταθερά προσαρμοσμένο στο πλαίσιο και δίνει την κίνηση στους τροχούς με ημιαξόνια, όπως στις ανεξάρτητες αναρτήσεις.
sx8.jpg
Σχήμα 8: Ο άξονας Ντε - Ντιόν δεν είναι τίποτε άλλο από ένα άκαμπτο δοκάρι που συνδέει τους τροχούς μεταξύ τους στους οποίους ένα σταθερό διαφορικό δίνει την κίνηση με ημιαξόνια, όπως στις ανεξάρτητες αναρτήσεις, ενώ η στήριξη του στο σασί γίνεται με τους κλασικούς βραχίονες των άκαμπτων αξόνων.

Όλα τα παραπάνω μειονεκτήματα αφορούν την εφαρμογή του άκαμπτου άξονα σε αυτοκίνητα με κίνηση πίσω, όπου το πέλμα καταπονείται όχι μόνο από τις κεντρομόλους δυνάμεις στις στροφές αλλά και από τη μεταδιδόμενη ισχύ του κινητήρα, φτάνοντας έτσι ευκολότερα σε καταστάσεις αστάθειας και μεγεθύνοντας τις επιπτώσεις από τις αναπηδήσεις του άξονα. Στα αυτοκίνητα με μπροστινή κίνηση, τέτοιου είδους προβλήματα δεν υπάρχουν κι έτσι η παρουσία ενός άκαμπτου άξονα πίσω (σχ. 9) δεν αποτελεί μειονέκτημα «αφ' εαυτού», με την προϋπόθεση να είναι στηριγμένος σωστά.
sx9.jpg
Σχήμα 9: Άκαμπτος άξονας για τους πίσω τροχούς του τετρακίνητου Υ10. Η ανάρτηση αποτελείται από ημιελλειπτικά φύλλα σούστας με «ανισοϋψή σημεία στήριξης»

Μια ενδιαφέρουσα παραλλαγή του άκαμπτου άξονα είναι η «στρεπτική δοκός», γνωστότερη στην ελληνική βιβλιογραφία σαν «ημιάκαμπτος άξονας». Στην περίπτωση αυτή έχουμε δυο υστερούντες βραχίονες συνδεδεμένους στο μέσο, περίπου, του μήκους τους με μια εγκάρσια δοκό αυστηρά υπολογισμένης αντοχής σε στρέψη. Με τον τρόπο αυτό, έχουμε μια ελαφριά ανάρτηση με ροπή αδράνειας παραπλήσια με αυτή των υστερούντων βραχιόνων αλλά με σημαντικά μετριασμένο το πρόβλημα τους: της μεταβολής δηλαδή του κάμπερ ισόποσα με την κλίση του αμαξώματος στις στροφές. Αυτό επιτυγχάνεται με τη στρεπτική αλληλεπίδραση των βραχιόνων εξαιτίας της εγκάρσιας συνδετικής δοκού. Σε αντίθεση με τους υστερούντες βραχίονες, τα φορτία καθενός τροχού δεν επιδρούν αποκλειστικά σε μία άρθρωση βραχίονα και ένα αμορτισέρ αλλά διαμοιράζονται στη στήριξη και των δύο τροχών, επιτρέποντας στην όλη κατασκευή να είναι αισθητά ελαφρύτερη και εξίσου ανθεκτική, ιδιαίτερα στα πλευρικά φορτία. Το κύριο προσόν της βέβαια, είναι η ευκολία κατασκευής και το αρκετά χαμηλό κόστος της. Μια εξελιγμένη παραλλαγή του ημιάκαμπτου άξονα διαθέτει έκκεντρες αρθρώσεις των βραχιόνων, (σχ. 10), επιτρέποντας έτσι σε ολόκληρο το «γκρουπ» να στρέφεται ελαφρά δεξιά - αριστερά ανάλογα με την κίνηση της ανάρτησης, βελτιώνοντας έτσι την ευστάθεια του πίσω μέρους του αυτοκινήτου, ιδιαίτερα όταν κινείται στην ευθεία, σε ανώμαλο οδόστρωμα.
sx10.jpg
Σχήμα 10: Ημιάκαμπτος άξονας πίσω τροχών αυτοκινήτου με μπροστινή κίνηση (VW- Κοράντο). Όπως βλέπουμε, αποτελείται από αιωρούμενους βραχίονες συνδεδεμένους μεταξύ τους με ένα – σχετικά εύκαμπτο – εγκάρσιο μέλος. Στο συγκεκριμένο παράδειγμα, η καινοτομία έγκειται στις έκκεντρες βάσεις στήριξης των βραχιόνων που «στρέφουν» το σύνολο δεξιά – αριστερά, ανάλογα με το βαθμό συμπίεσης της ανάρτησης καθενός τροχού.

ΔΥΝΑΤΟΤΗΤΕΣ ΑΠΟΦΥΓΗΣ ΑΝΥΨΩΣΗΣ ΚΑΙ ΒΥΘΙΣΗΣ ΠΙΣΩ ΜΕΡΟΥΣ ΣΤΙΣ ΕΠΙΒΡΑΔΥΝΣΕΙΣ ΚΑΙ ΤΙΣ ΕΠΙΤΑΧΥΝΣΕΙΣ

Στη διάρκεια της επιτάχυνσης, ιδιαίτερα όταν κινητήριοι τροχοί είναι οι πίσω, εμφανίζεται μια βύθιση του πίσω μέρους, τόσο εντονότερη όσο μεγαλύτερη είναι η σχέση επιτάχυνσης, σκληρότητας ελατηρίων, αδράνειας, θέσης κέντρου βάρους και μεταξονίου.

sx5a.jpg sx5b.jpg
Σχήμα 5α: Βύθιση πίσω μέρους στη διαδικασία της επιτάχυνσης. Σχήμα 5β: Ανύψωση της «ουράς» στη διάρκεια της επιβράδυνσης.

Αν δεχθούμε - προς στιγμή - ότι υπάρχει μόνο βύθιση του πίσω μέρους (και όχι ταυτόχρονη ανύψωση του εμπρός) μπορούμε να θεωρήσουμε ότι το αμάξωμα στρέφεται γύρω από έναν εγκάρσιο άξονα που βρίσκεται πάνω από τους μπροστινούς τροχούς, στο ύψος του κέντρου βάρους. Στο σχήμα 5α μπορούμε να φανταστούμε αυτόν τον άξονα σαν μια ευθεία (κάθετη στη σελίδα) που διέρχεται από το σημείο που έχουμε ορίσει σαν «στιγμιαίο κέντρο περιστροφής».
Αποδεικνύεται ότι αν έχουμε αναρτήσει τους πίσω τροχούς με υστερούντες βραχίονες, οι οποίοι να έχουν κάποια κλίση-ως προς το οριζόντιο επίπεδο (θυμηθείτε την κλίση του ψαλιδιού στις μοτοσικλέτες μότοκρος) και αυτή η κλίση υπερβεί μια γωνία, τότε, εξαιτίας της επιταχυντικής δύναμης που ασκεί ο τροχός στο αυτοκίνητο, θα εμφανιστεί μια κάθετη συνιστώσα τέτοιου μεγέθους ώστε, αντί να εμφανιστεί βύθιση, να έχουμε… ανύψωση του πίσω μέρους, ενώ ακριβώς στην «κρίσιμη γωνία κλίσης» δεν θα έχουμε ούτε βύθιση ούτε ανύψωση.
Η κλίση αυτή είναι ίση με τη κλίση της ευθείας που ορίζεται από το στιγμιαίο κέντρο περιστροφής και το πέλμα του πίσω τροχού. Έτσι, αν φέρουμε μια ευθεία που να διέρχεται από το κέντρο του τροχού και με κλίση ίση με αυτή που ορίσαμε προηγούμενα και η άρθρωση του υστερούντος βραχίονα βρεθεί οπουδήποτε πάνω σ' αυτή την ευθεία (που την ονομάζουμε «άξονα μηδενικής βύθισης») τότε, στις επιταχύνσεις, το πίσω μέρος δεν θα βυθίζεται! Στο σχήμα 5α βλέπουμε έναν οριζόντιο υστερούντα βραχίονα, ο οποίος αρθρώνεται ΚΑΤΩ από τον άξονα μηδενικής βύθισης: στην περίπτωση αυτή το αυτοκίνητο θα βυθίσει το πίσω μέρος του στη διάρκεια μιας επιτάχυνσης.
Ανάλογα πράγματα συμβαίνουν στις επιβραδύνσεις. Πατώντας το φρένο εμφανίζονται δυνάμεις πέδησης στα πέλματα των τροχών, διαφοροποιημένες σε μέγεθος, μπροστά και πίσω. Το εμπρός μέρος θα βυθιστεί και το πίσω θα ανυψωθεί: με άλλα λόγια, το αμάξωμα θα περιστραφεί γύρω από έναν άξονα που θα βρίσκεται στο ύψος του κέντρου βάρους και σε σχέση με το μεταξόνιο, ανάλογη με την κατανομή των δυνάμεων πέδησης. Στο σχήμα 5β το σημείο απ' όπου περνάει αυτός ο άξονας ορίζεται σαν «κέντρο περιστροφής». Η ευθεία που ορίζεται από το σημείο αυτό και το πέλμα του πίσω τροχού είναι, στην περίπτωση αυτή, ο «άξονας μηδενικής ανύψωσης»: ένας υστερών βραχίονας με έδραση κάπου πάνω στον άξονα αυτό, δεν θα επιτρέπει στο πίσω μέρος να ανυψωθεί στη διάρκεια επιβραδύνσεων.
Μετά από τα παραπάνω, εύκολα μπορούμε να συμπεράνουμε ότι υπάρχει ένα σημείο στο οποίο, αν αρθρωθεί ένας υστερών βραχίονας, δεν θα επιτρέπει κάθετες μετακινήσεις του πίσω μέρους στις επιταχύνσεις και επιβραδύνσεις. Το σημείο αυτό βρίσκεται στην τομή των αξόνων μηδενικής ανύψωσης και μηδενικής βύθισης (σχήμα 6α).

sx6a.jpg sx6b.jpg
Σχήμα 6α: Θέση «ιδανικού σημείου» για την άρθρωση υστερούντος βραχίονα. Σχήμα 6β: Χρησιμοποιώντας πολλαπλούς συνδέσμους μπορούμε να κάνουμε το κέντρο του τροχού να κινηθεί πάνω σ' ένα γεωμετρικό τόπο που να αντιστοιχεί σ' αυτόν ενός υστερούντος βραχίονα αρθρωμένου στο ιδανικό σημείο.

Βέβαια, πρακτικά, κάτι τέτοιο είναι αδύνατο, αφού η απαιτούμενη θέση για έναν τέτοιο βραχίονα βρίσκεται μέσα στο θάλαμο των επιβατών! Εκείνο όμως που μπορούμε να κάνουμε είναι να δημιουργήσουμε μια συνδεσμολογία πολλαπλών μικρών βραχιόνων που θα προσομοιώνουν ένα φανταστικό υστερούντα βραχίονα στρεφόμενο γύρω από ένα φανταστικό στιγμιαίο κέντρο περιστροφής (σχ. 6β).

Mέρος 2 (C&D 3, 2/1990)

Κείμενο: Διονύσης Χοϊδάς

Συνεχίζουμε την «τριλογία» μας πάνω στις αναρτήσεις με τα προβλήματα του άκαμπτου άξονα και την εξελικτική αλληλοδιαδοχή των ανεξάρτητων αναρτήσεων που επιχειρούν να τον αντικαταστήσουν.

Στο προηγούμενο τεύχος μιλήσαμε για τους διαμήκεις βραχίονες και τους άκαμπτους άξονες και για τις ιδιότητες τους να διατηρούν τους τροχούς κάθετους στο πάτωμα του αυτοκινήτου και το οδόστρωμα, αντίστοιχα. Μετά από αυτά τα «βασικά», ας προχωρήσουμε σε συνθετότερες διατάξεις ή, έστω, σε συνθετότερα προβλήματα απλών διατάξεων, όπως ο άκαμπτος άξονας. Ας δούμε λοιπόν τη συνέχεια, έχοντας υπόψη μας ότι οι λεζάντες συνεχίζουν την αρίθμηση του πρώτου μέρους…

ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ ΓΕΩΜΕΤΡΙΑΣ…

Με το δεδομένο ότι ο άκαμπτος άξονας σε κινητήριους τροχούς δεν ήταν ικανός να «εξυπηρετήσει» μεγάλες διαδρομές τροχών, από πολύ νωρίς οι σχεδιαστές αναζήτησαν «εναλλακτικές» συνδεσμολογίες για τα οχήματα που έπρεπε να κινηθούν στους δύσβατους δρόμους της πρώτης εποχής του αυτοκινήτου.
Μια από τις πρώτες «ανεξάρτητες αναρτήσεις» κινητήριων τροχών (και μάλιστα με τεράστια απήχηση) ήταν αυτή των αιωρούμενων αξόνων που, παρά τα προβλήματά τους, εξακολούθησαν να… θέλγουν τους σχεδιαστές μέχρι και την περασμένη δεκαετία: ποιος δεν θυμάται τις περίεργες κλίσεις των πίσω τροχών στις παλιότερες Μερσεντές, τα ΝSU, τους Σκαραβαίους, τα Τράιομφ, τα Σκόντα και τόσα άλλα αυτοκίνητα με πίσω κίνηση που ήταν εφοδιασμένα με το περιβόητο «σπαστό διαφορικό»; Η ευρύτατη αποδοχή των αιωρούμενων αξόνων εξηγείται μόνον από την απλότητα κατασκευής τους και από τις λειτουργικές «υποσχέσεις» τους: τις πιο πολλές φορές όμως, τα πράγματα δεν εξελίσσονταν σύμφωνα με τη θεωρία. Το κλασικό - για την εποχή - «δίπλωμα» των πίσω τροχών και η ταυτόχρονη ανύψωση του κέντρου βάρους, έγιναν η αιτία για αναρίθμητα τουμπαρίσματα σε Τράιομφ Χέραλντ και Σπιτφάιαρ, ειδικά τη στιγμή που, μετά από μια ολίσθηση του πίσω μέρους, τα λάστιχα ανακτούσαν, προς στιγμή, την πρόσφυσή τους.
sx11a.jpg
sx11b.jpg
Σχήμα 11:«Αναμενόμενες» και… «πραγματικές» σχετικές θέσεις τροχών με ανάρτηση αιωρούμενων αξόνων.

Ταυτόχρονα, οι μεγάλες μεταβολές της κλίσης των τροχών όταν συμπιεζόταν η ανάρτηση είχαν σαν αποτέλεσμα την αυξημένη φθορά του πέλματος των ελαστικών στο εσωτερικό τους, όταν το όχημα είχε βαρύ φορτίο στο πορτ - μπαγκάζ ή ήταν επίτηδες «χαμηλωμένο» για περισσότερη ευστάθεια. Παρ' όλα τα μειονεκτήματά τους, οι αιωρούμενοι άξονες ήταν μια αρκετά «λογική» ανάρτηση που δίδαξε πολλά πράγματα στους σχεδιαστές. Από την ανάλυση των αιτίων των προβλημάτων των αιωρούμενων αξόνων, οι σχεδιαστές κατέληξαν στη μορφή των «ιδανικών αιωρούμενων αξόνων» που όμως, επειδή ήταν πρακτικά αδύνατο να κατασκευαστούν, «προσωμοιώθηκαν» από εναλλακτικές διατάξεις. Στο σχήμα 11α μπορούμε να δούμε μια τυπική διάταξη αιωρούμενων αξόνων. Καθένας από αυτούς τους δύο βραχίονες είναι - ουσιαστικά - ένα ψαλίδι που στο ένα άκρο του αρθρώνεται στο πλαίσιο και στο άλλο άκρο του «πακτώνεται» στον τροχό. Στο σχήμα 11β έχουμε την κατάσταση των αιωρούμενων αξόνων στην περίπτωση που φορτιστεί η ανάρτηση, είτε εξαιτίας αυξημένου βάρους αποσκευών είτε εξαιτίας βυθίσματος του πίσω μέρους στη διάρκεια μιας επιτάχυνσης: παραμένοντας οι τροχοί σταθερά κάθετοι προς τους βραχίονες, παύουν να είναι κάθετοι προς το οδόστρωμα και αποκτούν μια κλίση (αρνητικό κάμπερ) που φθείρει έντονα το εσωτερικό τμήμα του πέλματος. Η αιτία του προβλήματος εντοπίζεται στο σχετικά μικρό μήκος των αιωρούμενων αξόνων και τη συνακόλουθα μεγάλη γωνιακή μετατόπισή τους για δεδομένη διαδρομή τροχού: ας μην ξεχνάμε, ότι, από την ίδια τη δομή των αιωρούμενων αξόνων προκύπτει ότι η μεταβολή του κάμπερ του τροχού θα είναι πάντοτε ίση με τη γωνιακή μετατόπιση των αξόνων. Η λύση εδώ είναι να κάνουμε τους αιωρούμενους άξονες όσο μακρύτερους γίνεται. Και επειδή δεν γίνεται - εξ ορισμού - οι άξονες αυτοί να αποκτήσουν μεγαλύτερο μήκος από αυτό του ημιαξόνιου, οι σχεδιαστές κατέφυγαν στη λύση της «προσομοίωσης» του αιωρούμενου άξονα με τα ανισομεγέθη ψαλίδια, όπως θα δούμε στη συνέχεια.
Στο σχήμα 11γ βλέπουμε αυτό που οι σχεδιαστές «περίμεναν» από τους αιωρούμενους άξονες να συμβεί, όταν το αυτοκίνητο γέρνει σε μία στροφή: με τον κατάλληλο υπολογισμό των φυγόκεντρων δυνάμεων και της σκληρότητας της ανάρτησης, η γωνία κλίσης του αμαξώματος μπορεί να είναι ίση με τη γωνιακή μετατόπιση του βραχίονα που αντιστοιχεί στη δεδομένη συμπίεση της ανάρτησης του εξωτερικοί τροχού. Με τον τρόπο αυτό, ο εξωτερικός τροχός (αυτός δηλαδή που είναι κατά το μεγαλύτερο μέρος υπεύθυνος για την οδική συμπεριφορά) θα παραμείνει κάθετος στο δρόμο εξασφαλίζοντας τη μέγιστη πρόσφυση στο πέλμα του. Αυτά όμως όσο αφορά το θεωρητικό μέρος… Στην πράξη, τις περισσότερες φορές, συνέβαινε το φαινόμενο του σχήματος 11δ: εκτός από την κλίση του αμαξώματος, εμφανιζόταν και μια ανύψωση (jacking effect) με αποτέλεσμα τη μετακίνηση του βραχίονα προς την αντίθετη κατεύθυνση από την επιθυμητή. Η απώλεια πρόσφυσης ήταν σχεδόν δεδομένη στην περίπτωση αυτή και η επανάκτηση της πρόσφυσης - ύστερα από την ολίσθηση - ήταν ικανή (σε συνδυασμό με το εξαιρετικά ανυψωμένο - στιγμιαία… - κέντρο βάρους) να οδηγήσει το αυτοκίνητο σε ανατροπή.
sx12a.jpg
sx12b.jpg
sx12c.jpg
Σχήμα 12: Τρεις όψεις μιας ανάρτησης ημι - υστερούντων βραχιόνων με υπο - σασί: όπως μπορούμε να δούμε, οι βραχίονες (χρώμα πορτοκαλί) αρθρώνονται στις βάσεις τους με τέτοιο τρόπο, ώστε οι πείροι να σχηματίζουν μια γωνία ως προς τον εγκάρσιο άξονα (κόκκινη διακεκομμένη γραμμή). Αν αυτή η γωνία ήταν μηδενική, τότε θα είχαμε κανονικούς υστερούντες βραχίονες. Το υποσασί (κίτρινο χρώμα) είναι μια αυτόνομη κατασκευή από ελάσματα πάνω στην οποία προσυναρμολογούνται οι αναρτήσεις και στη συνέχεια το σύνολο προσαρμόζεται πάνω στο κύριο σασί: προσέξτε τα σάιλεντ μπλοκς (πράσινο χρώμα) στα σημεία σύνδεσης του υποσασί με το κυρίως σασί, για την απόσβεση των υψίσυχνων κραδασμών που προέρχονται από την επιφάνεια του δρόμου. Τέλος, με μπλε χρώμα σημειώνεται η ράβδος εξισορρόπησης (ζανφόρ).

Μια… πρόχειρη λύση στο πρόβλημα αυτό ήταν το «χαμήλωμα» του αυτοκινήτου, με αντίστοιχο τίμημα την ανομοιόμορφη φθορά του πέλματος εξαιτίας του υπερβολικού κάμπερ των τροχών.
Ανάμεσα στους υστερούντες και τους αιωρούμενους βραχίονες (με τα «ακραία» προβλήματα που πηγάζουν από αυτές τις «ακραίες» λύσεις) προτάθηκε κάποια στιγμή μια ενδιάμεση λύση που, παρ' όλο το «συμβιβαστικό» χαρακτήρα της, έδειξε να λειτουργεί αρκετά ικανοποιητικά, πράγμα που την έκανε να υιοθετηθεί από τους κατασκευαστές μερικών από τα πιο αξιόλογα αυτοκίνητα των ημερών μας: οι ημι-υστερούντες βραχίονες. Όπως μπορούμε να δούμε και στο σχήμα 12, ο ημι-υστερών βραχίονας είναι ουσιαστικά ένα ψαλίδι (δηλαδή, σύνδεσμος σχήματος «Α» ή «Δ») που η μία άκρη του πακτώνεται στον τροχό και η άλλη αρθρώνεται στο πλαίσιο έτσι ώστε ο άξονάς του να μην είναι ούτε παράλληλος προς τον διαμήκη άξονα του αυτοκινήτου (αιωρούμενος βραχίονας) ούτε κάθετος προς αυτόν (διαμήκης βραχίονας), αλλά να έχει μια ενδιάμεση γωνία.
Είπαμε ήδη ότι ένα μειονέκτημα των υστερούντων βραχιόνων είναι η μεταβολή του μεταξονίου στη διάρκεια κίνησης της ανάρτησης, ενώ το κάμπερ διατηρείται σταθερό. Αντίθετα, στους αιωρούμενους άξονες διατηρείται σταθερό το μεταξόνιο, ενώ μεταβάλλεται συνεχώς το κάμπερ. Στους ημι-υστερούντες άξονες, ούτε το κάμπερ διατηρείται σταθερό, ούτε το μεταξόνιο: είναι όμως μικρές οι μεταβολές αυτές έτσι ώστε, ουσιαστικά, να μη δημιουργούν αισθητό πρόβλημα. Απεναντίας μάλιστα, το «όραμα» των αιωρούμενων αξόνων, δηλαδή η μεταβολή του κάμπερ του συμπιεσμένου εξωτερικού τροχού στη στροφή να είναι ίση με την κλίση του αμαξώματος (έτσι ώστε ο τροχός να μείνει κάθετος στο δρόμο) προσεγγίζεται ικανοποιητικά, τις περισσότερες φορές, με τους ημι- υστερούντες βραχίονες. Για όλους αυτούς τους λόγους, οι ημι-υστερούντες βραχίονες αποτελούν μια αρκετά ικανοποιητική λύση για την περίπτωση που επιζητείται μια μεγάλη διαδρομή ανάρτησης.
Εξάλλου, η θέση του βραχίονα ως προ τον τροχό, του προσδίδει μια «εν δυνάμει» ικανότητα παραλαβής υψηλών φορτίων διαμήκους διεύθυνσης (επιταχυντικών - επιβραδυντικών), πράγμα που αποτελεί προσόν για μια ανάρτηση που καλείται να «εξυπηρετήσει» τροχούς διαμέσου των οποίων διέρχεται μεγάλη ισχύς. Αυτές είναι οι αιτίες που η ανάρτηση αυτή «φορέθηκε πολύ» σε βαριά αυτοκίνητα πολυτελείας στα οποία η προτεραιότητα δόθηκε στην άνεση της ανάρτησης, παρά στην απόλυτη «ακρίβειά» της.

Όταν ο πίσω άξονας γίνεται τιμόνι

Κλασικό οδηγικό γνώρισμα των αυτοκινήτων με ακάμπτο άξονα στους πίσω - κινητήριους- τροχούς είναι οι απαιτούμενες συνεχείς διορθώσεις στο τιμόνι προκειμένου ο οδηγός να κινηθεί σε έναν ευθύ δρόμο με ανώμαλο οδόστρωμα. Η τυπική δικαιολογία για το φαινόμενο αυτό είναι οι «πλευρικές μετατοπίσεις του άξονα», πράγμα ως ένα βαθμό πιστευτό, όσον αφορά τουλάχιστον τα φορτηγάκια και τα «τζιποειδή» με τις υποτυπώδεις πλευρικές στηρίξεις των αξόνων τους. Τι γίνεται όμως στην περίπτωση που τέτοια φαινόμενα συναντηθούν σε ένα αυτοκίνητο με ΤΕΛΕΙΑ πλευρική στήριξη του άξονα (π.χ. με σύνδεσμο Βατ) τέτοια που να αποκλείει οποιαδήποτε εγκάρσια μετατόπιση των τροχών;
Η απάντηση σε όλα αυτά είναι απλή: τα χειρότερα φαινόμενα αστάθειας στην ευθεία ενός αυτοκινήτου με κινητήριο άκαμπτο άξονα στους πίσω τροχούς, δεν οφείλονται - όπως νομίζουμε… - στην εγκάρσια στήριξη του άξονα αλλά στη ΔΙΑΜΗΚΗ. Και μάλιστα, ανάλογα με τη γεωμετρία διαμήκους στήριξης, η συμπεριφορά του αυτοκινήτου μπορεί να εμφανίσει εντελώς αντιδιαμετρικό χαρακτήρα.
Στο σχήμα 14α έχουμε μια κλασική ανάρτηση με ημιελλειπτικά φύλλα σούστας που σε κατάσταση «ηρεμίας» διατηρεί τον άξονα παράλληλο με το επίπεδο του πλαισίου και διερχόμενο από το σημείο Κ.
Ας πούμε τώρα ότι το αυτοκίνητο βρίσκεται σε μια δεξιά στροφή, με αποτέλεσμα οι αναρτήσεις που βρίσκονται στο αριστερό μέρος του αυτοκινήτου να συμπιεστούν και οι δεξιές να «τεντώσουν». Με άλλα λόγια, το αριστερό μέρος του άξονα θα «πλησιάσει» προς το πλαίσιο ενώ το δεξί θα απομακρυνθεί, καθένα κινούμενο πάνω σε τόξο κύκλου με κέντρο την πρόσθια στήριξη της σούστας (στην πραγματικότητα δεν θα είναι ακριβώς κύκλος, αν λάβουμε υπόψη μας και το «τέντωμα» της σούστας στην πορεία της συμπίεσης…).
Οι καινούργιες θέσεις των άκρων του άξονα είναι ΚΑ για το αριστερό άκρο και ΚΔ για το δεξί. Στο κάτω σχήμα 14α, βλέποντας το αυτοκίνητο από πάνω, μπορούμε να δούμε την καινούργια θέση του άξονα: είναι στραμμένος προς τα αριστερά, δημιουργώντας ένα επιπλέον «τιμόνι» στο αυτοκίνητο, το οποίο τώρα ωθείται σε μια υπερστροφή! Το ίδιο ακριβώς πράγμα μπορεί να συμβεί στην ευθεία σε οποιαδήποτε απότομη συμπίεση της ανάρτησης ενός άκρου του άξονα: αυτός θα στραφεί, δημιουργώντας μια - ανεξέλεγκτη κάποιες φορές… - εκτροπή από την επιθυμητή τροχιά.
Μια λύση που δόθηκε στο πρόβλημα αυτό είναι η τροποποίηση της πρόσθιας στήριξης της σούστας, έτσι ώστε το εμπρός τμήμα της, από την άρθρωση μέχρι τον άξονα, να είναι οριζόντιο, σε κατάσταση «ηρεμίας». Έχοντας ανισοϋψή τα άκρα της σούστας (σχ. 14β και σχ. 9) τα τόξα κίνησης των άκρων του άξονα «εμφανίζουν» λιγότερες μετατοπίσεις μπρος - πίσω, άρα και μικρότερης έντασης «φαινόμενα τιμονιού» από το πίσω μέρος… Τα παραπάνω φαινόμενα έχουν ισχυρά αρνητική επίδραση στην περίπτωση που γίνεται μετατροπή «ξηλώματος» ενός αυτοκινήτου με άκαμπτο άξονα, του οποίου η στήριξη επαφίεται σε διαμήκεις βραχίονες (το ίδιο ισχύει και για τις σούστες, σε χειρότερο μάλιστα βαθμό) και που, μετά τη «μετατροπή» οι βραχίονες διατηρούν τα ίδια σημεία σύνδεσης με το σασί. Το τι μπορεί να συμβεί μπορούμε να το δούμε στα σχήματα 14 γ και δ: ο μόνος «ασφαλής» (;) τρόπος για την αποφυγή τέτοιων φαινομένων στις μετατροπές «ξηλώματος» είναι ο σωστός επανυπολογισμός όλων των συνδέσμων και των βάσεών τους…
sx14a.jpg
Σχήμα 14α: Ανάρτηση άκαμπτου άξονα με φύλλα σούστας και ισοϋψείς βάσεις στήριξης.
sx14b.jpg
Σχήμα 14β: Ανάρτηση άκαμπτου άξονα με φύλλα σούστας και ανισοϋψείς βάσεις στήριξης.
sx14c.jpg sx14d.jpg
Σχήματα 14γ, δ: Τα «πριν» και «μετά» φαινόμενα από το υπερβολικό ψήλωμα αυτοκινήτου με άκαμπτο άξονα στηριγμένο σε διαμήκεις βραχίονες. Τα ίδια προβλήματα αντιμετωπίζουν τα αυτοκίνητα με παρόμοιες διατάξεις που είναι ήδη «ψηλωμένα» από κατασκευής.
sx14e.jpg
Σχήμα 14ε: Μια ενδιαφέρουσα («μετά- εργοστασιακή») προσπάθεια σωστής διαμήκους στήριξης άκαμπτου άξονα σε αυτοκίνητο με μεγάλη διαδρομή ανάρτησης: για να αποφευχθούν οι κινήσεις μπρος - πίσω των άκρων του άκαμπτου άξονα εξαιτίας της κίνησης πάνω σε «κλειστά» τόξα κύκλων, τοποθετήθηκαν οι δύο αυτοί τεράστιοι διαμήκεις σύνδεσμοι οι οποίοι κινούν τα άκρα τους (άρα και τον άξονα…) σε τόσο «ανοικτά» τόξα κύκλων που πρακτικά θεωρούνται ευθείες. Με τον τρόπο αυτό ελαχιστοποιείται η τάση του άκαμπτου άξονα να «κάνει» τιμόνι όταν - στις στροφές - συμπιέζεται το ένα άκρο του και αποσυμπιέζεται το άλλο…

ΟΙ ΓΕΝΝΗΤΡΙΕΣ ΘΕΣΗΣ ΚΑΙ ΟΔΕΥΣΗΣ

«ΓΕΝΝΗΤΡΙΑ ΘΕΣΗΣ» είναι ένας μηχανισμός που παραλαμβάνει ένα σώμα από τη θέση Α και το μεταφέρει- επακριβώς… - στη θέση Β, όποια, όπως και όπου κι αν είναι αυτή.
«ΓΕΝΝΗΤΡΙΑ ΟΔΕΥΣΗΣ» είναι μια μηχανική διάταξη που μεταφέρει ένα σημείο από τη θέση Α μέχρι τη θέση Β κατά ένα συγκεκριμένο τρόπο, ώστε η μετάβαση αυτή να γίνει μέσα από καθορισμένες ενδιάμεσες θέσεις. Μία από τις απλούστερες γεννήτριες θέσης ή όδευσης είναι ο βραχίονας: στην περίπτωση αυτή, το ένα άκρο του βραχίονα αρθρώνεται σε ένα πείρο ενώ στο άλλο άκρο προσαρμόζεται σταθερά το «προς μετακίνηση» αντικείμενο. Και μιλώντας για αναρτήσεις, το κινούμενο αντικείμενο είναι ο τροχός. Κατά τα γνωστά, αν ο βραχίονας κινείται σε ένα επίπεδο παράλληλο προς τον τροχό έχουμε να κάνουμε με ένα διαμήκη βραχίονα, ενώ αν το επίπεδο κίνησής του είναι κάθετο προς τον τροχό, έχουμε να κάνουμε με έναν αιωρούμενο βραχίονα.
Όπως εύκολα μπορούμε να διαπιστώσουμε, στη διάρκεια κίνησης του τροχού, κάθε σημείο του θα βρίσκεται πάνω σε κύκλο με κέντρο την άρθρωση του βραχίονα και ακτίνα την απόσταση του σημείου από το βραχίονα. Και κάπου εδώ αρχίζουν τα προβλήματα…
sx13.jpg
Σχήμα 13: Η λειτουργία του υστερούντος βραχίονα προκαλεί μεταβολές μεταξονίου, τόσο μεγαλύτερες όσο μικρότερο είναι το μήκος του βραχίονος.

Στο σχήμα 13 βλέπουμε το πίσω αριστερό μέρος ενός αυτοκινήτου του οποίου η ανάρτηση είναι υστερούντες βραχίονες. Στη συγκεκριμένη περίπτωση, ο πίσω δεξιός τροχός περνάει πάνω από κάποιο εμπόδιο, πράγμα που αναγκάζει την ανάρτησή |του να συμπιεστεί και το κέντρο του τροχού (ΚΔ) θα βρεθεί σε μια θέση που αποτελεί σημείο του κύκλου με κέντρο το σημείο Π και ακτίνα την ΠΚΔ. Εύκολα μπορούμε να δούμε στο ίδιο σχήμα ότι ο δεξιός τροχός βρίσκεται σε μια θέση πιο «μπροστά» σε σχέση με τον αριστερό (ΚΑ). Με άλλα λόγια, στην περίπτωση των διαμήκων (υστερούντων ή οδηγούντων) βραχιόνων, η λειτουργία της ανάρτησης δημιουργεί συνεχώς μια διαφορά στο μεταξόνιο ανάμεσα στους δεξιούς και αριστερούς τροχούς. Όσο βέβαια οι πίσω τροχοί είναι μη - κινητήριοι δεν υπάρχει το παραμικρό πρόβλημα. Τα προβλήματα αρχίζουν από τη στιγμή που οι τροχοί είναι κινητήριοι και μάλιστα συνδεδεμένοι μεταξύ τους με έναν άκαμπτο άξονα… Το τι συμβαίνει, μπορούμε να το δούμε αν την «κατάσταση» του προηγούμενου σχήματος την παρατηρήσουμε σε κάτοψη, λαμβάνοντας τώρα υπόψη μας ότι οι δύο τροχοί συνδέονται με έναν άκαμπτο άξονα. Όπως βλέπουμε στο σχ. 14 ο άξονας θα «στραφεί», δημιουργώντας ουσιαστικά, ένα δεύτερο… τιμόνι, στους πίσω τροχούς. Το αποτέλεσμα θα είναι μια εμφανής αστάθεια του αυτοκινήτου στην ευθεία όταν το οδόστρωμα δεν είναι λείο! Το φαινόμενο αυτό δεν είναι σπάνιο: πάρα πολλά αυτοκίνητα με άκαμπτο άξονα στους πίσω τροχούς και του οποίου η διαμήκης στήριξη «επαφίεται» σε διαμήκεις βραχίονες παρουσιάζουν αυτά τα προβλήματα, τα οποία επιτείνονται ακόμα περισσότερο όταν το ρόλο των βραχιόνων έχουν αναλάβει ημιελλειπτικά φύλλα σούστας χωρίς καμιά άλλη βοηθητική στήριξη. Είναι προφανές ότι, όσο μεγαλύτερο το μήκος των διαμήκων βραχιόνων, τόσο περισσότερο το τόξο που διαγράφουν τα άκρα τους θα «προσεγγίζει» την ευθεία την κάθετη προς το οδόστρωμα, άρα τόσο μικρότερες θα είναι οι διαφορές μεταξονίου δεξιά - αριστερά και κατά συνέπεια, τόσο μικρότερο το «φαινόμενο τιμονιού» των πίσω τροχών. Επειδή όμως, για καθαρά «δομικούς» λόγους δεν μπορούμε να αυξήσουμε απεριόριστα το μήκος των βραχιόνων, τους υποκαθιστούμε με διατάξεις που, όπως έχουμε ήδη πει, προσομοιώνουν τη λειτουργία τους. Μια τέτοια διάταξη είναι η «συνδεσμολογία των τεσσάρων αρθρωτών ράβδων»: μην τρομάζετε από το όνομα, τα πράγματα είναι πιο απλά απ' ό,τι νομίζετε…
sx15.jpg
Σχήμα 15: Ο μηχανισμός τεσσάρων αρθρωτών ράβδων. Οι ράβδοι είναι οι Κ2Α2 (οδηγός), Α2Α1 (σύνδεσμος), Α1Κ1 (ακόλουθος), ενώ σαν τέταρτη ράβδος θεωρείται το ευθύγραμμο τμήμα Κ1Κ2. Το σημείο Α1 κινείται πάνω σε τόξο του κύκλου (Κ1, Κ1Α1) και το Α2 σε τόξο του κύκλου (Κ2, Κ2Α2). Τα «τυχαία» σημεία Σ πάνω στο σύνδεσμο που θα μπορούσαν π.χ. να είναι το πέλμα του τροχού (Σ1) ή το κέντρο ενός άξονα σε διαμήκη στήριξη (Σ2) ακολουθούν μια όδευση σχεδόν ευθύγραμμη.

Στο σχ. 15 βλέπουμε μια διάταξη με δύο ανισομεγέθεις βραχίονες αρθρωμένους κατά το ένα άκρο τους στα σταθερά σημεία Κ! και Κ2 αντίστοιχα, ενώ στο άλλο άκρο τους προσαρμόζεται (επίσης αρθρωτά…) στα σημεία Α) και Α2, ο σύνδεσμος Α, Α2. Επιλέγοντας κατάλληλα τα μήκη (και τις θέσεις προσαρμογής) των βραχιόνων Κ, Α, και Κ2Α2 είναι εφικτό να επιτύχουμε - για οποιοδήποτε σταθερό σημείο Σ του συνδέσμου - τη μετακίνησή του από μια θέση σε μια άλλη, περνώντας το από επιθυμητά, ενδιάμεσα σημεία. Με άλλα λόγια, ο μηχανισμός που ήδη περιγράψαμε είναι ικανός να «δημιουργήσει» (με μια ικανοποιητική προσέγγιση) μια οποιαδήποτε «τροχιά» ενός οποιουδήποτε σημείου που βρίσκεται πάνω στο σύνδεσμο. Με αυτή την έννοια, ο μηχανισμός των τεσσάρων αρθρωτών ράβδων αποτελεί μια κλασική γεννήτρια όδευσης. Επί του πρακτέου τώρα… Σε μια συνδεσμολογία άκαμπτου άξονα, εκείνο που επιζητούμε είναι τα άκρα του (δηλαδή, τα κέντρα των τροχών) να κινούνται σε ένα επίπεδο κάθετο προς τον άξονα κίνησης του οχήματος, έτσι ώστε να διατηρείται σταθερό το μεταξόνιο κι από τις δύο πλευρές του οχήματος' άρα, να μην κάνει ο άκαμπτος άξονας «τιμόνι». Χρησιμοποιώντας ένα μηχανισμό τεσσάρων αρθρωτών ράβδων από κάθε πλευρά (όπου σαν τέταρτη ράβδος Κ1Κ2 εκλαμβάνεται η σταθερή απόσταση - πάνω στο σασί - μεταξύ των δύο στηρίξεων του βραχιόνων) κατορθώνουμε να κινήσουμε κάθε άκρο του άξονα πάνω σε μια κατακόρυφη γραμμή. Λίγη προσοχή εδώ: η συνολική όδευση που παράγει αυτή η «γεννήτρια», δεν είναι ευθεία γραμμή αλλά ένα «8». Αυτό που κάνουμε στην πράξη, είναι να περιορίζουμε την κίνηση της ανάρτησης μόνο ανάμεσα στα δύο εκείνα σημεία που η όδευση είναι - σχεδόν… - ευθεία γραμμή (σχ. 16).
sx16.jpg
Σχήμα 16: Μηχανισμός τεσσάρων αρθρωτών ράβδων για το έλεγχο ενός άκαμπτου άξονα.
sx17a.jpg
sx17b.jpg
sx17c.jpg
Σχήμα 17: Γεννήτρια ευθύγραμμης όδευσης (σύνδεσμος Βατ)
α. Εφαρμογή σε εγκάρσια στήριξη άκαμπτου άξονα (Αλφέτα) β. Εφαρμογή σε διαμήκη στήριξη άκαμπτου άξονα (Σάαμπ 900) γ. Σχηματική παράσταση του μηχανισμού: παρατηρούμε ότι η-σχεδόν- ευθύγραμμη όδευση πραγματοποιείται σε ορισμένο μόνο διάστημα της συνολικής κίνησης.

Μια κλασική γεννήτρια όδευσης «ευθείας γραμμής» είναι ο - πολύ διαδεδομένος - σύνδεσμος Βατ (σχ. 17). Ανήκει κι αυτός στην οικογένεια των μηχανισμών τεσσάρων αρθρωτών ράβδων και έχει χρησιμοποιηθεί για τη διαμήκη στήριξη άκαμπτων αξόνων. Η πιο αποτελεσματική όμως αξιοποίησή του έχει πραγματοποιηθεί για την εγκάρσια στήριξη του άκαμπτου άξονα. Ο «φτηνός και αποτελεσματικός» τρόπος εγκάρσιας στήριξης με ράβδο Πανάρ (σχ. 18) έχει κάποια μειονεκτήματα με τις πλευρικές μετατοπίσεις του άξονα όταν η ανάρτηση συμπιέζεται. Αρθρώνοντας όμως ένα σύνδεσμο Βατ πάνω στο διαφορικό εξασφαλίζουμε μια απόλυτα ευθύγραμμη κίνησή του (άρα και του άξονα) ως προς το κατακόρυφο επίπεδο. Το μειονέκτημα εδώ, βέβαια, είναι το αυξημένο κόστος υλικών και συναρμολόγησης.
sx18a.jpg
Σχήμα 18: Μια από τις δημοφιλέστερες (και φθηνότερες…) διατάξεις εγκάρσιας στήριξης ενός άκαμπτου άξονα είναι η ράβδος Πανάρ. α. Εφαρμογή στο Σάαμπ 900
sx18b.jpg
Σχήμα 18β: Παρατηρούμε ότι η κίνηση της Πανάρ επιβάλλει μια πλευρική μετατόπιση των τροχών, τόσο μεγαλύτερη όσο μικρότερο το μήκος της ράβδου και όσο μεγαλύτερη η κλίση της ως προς τον άξονα.

Αφού μιλήσαμε για την «επιτυχημένη υποκατάσταση» των διαμήκων βραχιόνων από τους μηχανισμούς τεσσάρων αρθρωτών ράβδων, ας δούμε τώρα τι μπορεί να γίνει με τους αιωρούμενους βραχίονες. Απ’ όσα έχουμε πει μέχρι τώρα, τα προβλήματα συμπεριφοράς των αιωρούμενων αξόνων εντοπίζονται σε δύο σημεία. Το πρώτο είναι το - αναγκαστικά… - μικρό τους μήκος κι οι (συνακόλουθες) μεγάλες γωνιακές μεταβολές του κάμπερ των τροχών στην κίνηση της ανάρτησης: το μήκος των αιωρούμενων αξόνων δεν μπορεί να γίνει μεγαλύτερο από αυτό των ημιαξονίων… Το δεύτερο πρόβλημα έγκειται στο σημείο γύρω από το οποίο περιστρέφονται οι αιωρούμενοι άξονες: είναι ένα σημείο που, κάτω από φυσιολογικές συνθήκες, βρίσκεται ανάμεσα στο κέντρο του τροχού και το διαφορικό, άρα αρκετά ψηλά, δίνοντας στο αμάξωμα όλες εκείνες τις προϋποθέσεις που θα του επιτρέψουν, σε μια στροφή, να ανυψωθεί και να… ανατραπεί! Τα δύο αυτά προβλήματα των αιωρούμενων αξόνων θα είχαν αναιρεθεί σε ένα μεγάλο βαθμό, αν οι αιωρούμενοι άξονες είχαν το μέγιστο δυνατό μήκος, ενώ τα σημείο στήριξής τους βρίσκονταν στην επιφάνεια του εδάφους ή και… κάτω από αυτό! Επειδή όμως αυτές οι δύο… φαεινές ιδέες μοιάζουν απραγματοποίητες κατασκευαστικά, τι πιο απλό από το να προσομοιώσουμε με γεννήτριες όδευσης τη λειτουργία των «ιδανικών αιωρούμενων αξόνων»; Καταφεύγοντας, λοιπόν, για μια ακόμα φορά στους μηχανισμούς τεσσάρων αρθρωτών ράβδων, καταλήγουμε στα γνωστά μας ανισομεγέθη ψαλίδια.
sx19.jpg
Σχήμα 19: Στις κινήσεις του τροχού από τη θέση «Ο» μέχρι τις θέσεις «1» και «2», τα ανισομεγέθη ψαλίδια υποκαθιστούν έναν αιωρούμενο βραχίονα μεταβλητού μήκους αρθρωμένο κάτω από την επιφάνεια του δρόμου!

Ας δούμε το σχ. 19 όπου, πραγματικά, έχουμε μια διάταξη ανισομεγέθων ψαλιδιών κι ας το δούμε από τη σκοπιά του μηχανισμού τεσσάρων αρθρωτών ράβδων. Η ακίνητη ράβδος είναι η απόσταση Κ1Κ2 των δύο αρθρώσεων πάνω στο σασί και «σύνδεσμος» ο ίδιος ο τροχός. Έστω ότι η θέση «0» είναι μια αρχική θέση και - αφού συμπιέσουμε την ανάρτηση - η θέση 1 μια ενδιάμεση θέση. Αν προεκτείνουμε τους άξονες των τροχών στις δύο αυτές παραπλήσιες θέσεις, θα δούμε ότι συναντιούνται στο σημείο Τ1 κάπου… μακριά και κάτω από το επίπεδο του δρόμου. Με άλλα λόγια, ο συγκεκριμένος μηχανισμός έχει «συμπεριφερθεί» σαν ένας αιωρούμενος άξονας μήκους μ1, αρθρωμένος στο σημείο Τ1. Αν εξακολουθήσουμε να συμπιέζουμε την ανάρτηση και επαναλάβουμε τα προηγούμενα στη θέση 2, θα διαπιστώσουμε ότι, τώρα, ο μηχανισμός έχει συμπεριφερθεί σαν ένας αιωρούμενος βραχίονας μήκους μ2, με κέντρο περιστροφής Τ2. Συμπέρασμα: Τα ανισομεγέθη ψαλίδια προσομοιώνουν αιωρούμενους βραχίονες, μεγάλου (αλλά όχι σταθερού!) μήκους και χαμηλού (αλλά επίσης όχι σταθερού) σημείου στήριξης. Από τη διάταξη τεσσάρων αρθρωτών ράβδων, όταν τη χρησιμοποιούμε στη μορφή των ανισομεγέθων ψαλιδιών έχουμε δύο απαιτήσεις ταυτόχρονα: να λειτουργήσει τόσο σαν γεννήτρια θέσης όσο και σαν γεννήτρια όδευσης. Τι σημαίνουν αυτά; Απλούστατα: αυτό που επιζητούμε από τον τροχό είναι σε κάθε θέση του (στη διαδικασία συμπίεσης της ανάρτησης) να έχει και μια ορισμένη γωνία ως προς το αμάξωμα, συνεχώς διαφοροποιούμενη. Με αυτό τον τρόπο, στη διάρκεια που το αυτοκίνητο διαγράφει μια στροφή, ο τροχός διατηρεί μια επιθυμητή κλίση ως προς το δρόμο, ανεξάρτητα από την κλίση του αμαξώματος. Αυτό επιτυγχάνεται (;) με τη μελέτη της διάταξης σαν γεννήτρια θέσης. Όμως, δεν μας αρκεί αυτό: ζητάμε ακόμα, το σημείο επαφής του πέλματος με το δρόμο να μην κινείται δεξιά - αριστερά όταν συμπιέζεται η ανάρτηση (σχ. 21) αλλά να παραμένει σταθερό, ανεξάρτητα από τις μετατοπίσεις του αμαξώματος πάνω στις αναρτήσεις του. Κάτι τέτοιο το πετυχαίνουμε (επίσης με… ερωτηματικό!) μελετώντας τη συνδεσμολογία σαν γεννήτρια όδευσης. Τα «ερωτηματικά» σημαίνουν κάτι πολύ απλό: παρ' όλη τη βοήθεια των ηλεκτρονικών υπολογιστών είναι ΑΔΥΝΑΤΟΝ να απαιτήσουμε από μια συνδεσμολογία τεσσάρων αρθρωτών ράβδων να συμπεριφερθεί με ακρίβεια σαν γεννήτρια θέσης και όδευσης, ταυτόχρονα. Κάτι τέτοιο μπορεί να γίνει - σχετικά ικανοποιητικά - μόνο σε ένα πολύ μικρό εύρος μετατόπισης: αυτός είναι κι ο λόγος που τα ψαλίδια είναι η «εκ των ουκ άνευ» ανάρτηση για τα αγωνιστικά αυτοκίνητα πίστας (με τις πολύ μικρές διαδρομές τροχού) αλλά αποφεύγονται - δια ροπάλου!… - στα αυτοκίνητα που επιζητούν την άνεση των επιβατών τους μέσα από μεγάλες διαδρομές αναρτήσεων στους πίσω τροχούς.
sx20a.jpg
sx20b.jpg
Σχήμα 20: Η ιδιότητα της ανάρτησης ανισομεγέθων ψαλιδιών να διατηρεί «αρνητικό» το κάμπερ του τροχού σε όλη τη διάρκεια της διαδρομής του τροχού. Ο, Α και 02Β είναι οι δύο βραχίονες και ΑΒ η - «σχηματοποιημένη» - πλήμνη του τροχού. Στη θέση «4» ο τροχός βρίσκεται στην κατάσταση «ηρεμίας» ενώ με πράσινο σημειώνονται οι θέσεις της πλήμνης στη διάρκεια της συμπίεσης και με κόκκινο οι αντίστοιχες θέσεις στη φάση της αποσυμπίεσης. Ο γεωμετρικός τόπος των σημείων Α είναι τόξο κύκλου με κέντρο το Ο, και ακτίνα την 0,4 ενώ των σημείων Β ο τόπος είναι τόξο κύκλου με κέντρο το Οζ και ακτίνα την 02Β.
sx21.jpg
Σχήμα 21: Όλοι οι μηχανισμοί αναρτήσεων (με εξαίρεση τους υστερούντες βραχίονες) στη διάρκεια της κίνησής τους επιβάλλουν μικρομετατοπίσεις του πέλματος τους. Το αποτέλεσμα είναι να εμφανίζει το αυτοκίνητο μικροεκτροπές από την ευθύγραμμη πορεία εξαιτίας των πλευρικών ώσεων που ασκεί το πέλμα στις στιγμιαίες εγκάρσιες παραμορφώσεις του.

«ΕΝΑΛΛΑΚΤΙΚΕΣ» ΓΕΝΝΗΤΡΙΕΣ ΟΔΕΥΣΗΣ ΚΑΙ ΘΕΣΗΣ. ΤΑ ΓΟΝΑΤΑ ΜΑΚ ΦΕΡΣΟΝ

Τα γόνατα Μακ Φέρσον ξεκίνησαν σαν μια ανάρτηση που θα μπορούσε να δώσει μεγαλύτερες διαδρομές (άρα και άνεση…) από τα ανισομεγέθη ψαλίδια, αποφεύγοντας ταυτόχρονα την πολυπλοκότητα κατασκευής και συναρμολόγησής τους. Για πολλά χρόνια μετά την «εφεύρεσή» τους, τα γόνατα Μακ Φέρσον έμειναν στα… αζήτητα, ώσπου, στα τέλη της δεκαετίας του '60, η πλημμυρίδα των αυτοκινήτων με μπροστινή κίνηση επιβεβαίωσε το «κρυφό», μεγάλο πλεονέκτημα αυτής της ανάρτησης: την ανάγκη κατάληψης ελάχιστου χώρου για τη λειτουργία της! Και κάπου στην προσπάθειά τους να χωρέσουν έναν εγκάρσιο κινητήρα και ένα σύστημα μετάδοσης ανάμεσα σε δύο τροχούς που στρίβουν, οι κατασκευαστές βρήκαν στο «πρόσωπο» της Μακ Φέρσον ένα, πραγματικά, θείο δώρο… Τόσο… «θείο» που, παρά τα είκοσι χρόνια εξέλιξης που μεσολάβησαν και παρά το γεγονός ότι η Μακ Φέρσον δεν έχει καταφέρει ακόμα να απαλλαγεί από τις σχεδιαστικές «αμαρτίες» της, είναι η ανάρτηση που έχει καθιερωθεί όσο καμιά άλλη στους μπροστινούς τροχούς των προσθιοκίνητων επιβατικών αυτοκινήτων: εμάς όμως, εδώ, θα μας απασχολήσει η Μακ Φέρσον «εγκατεστημένη» πίσω… Ο πιο εύκολος τρόπος για να «καταλάβουμε» τη Μακ Φέρσον και τη λειτουργία της (αλλά και τα προβλήματά της) είναι να την παραστήσουμε σχηματικά όπως στο σχ. 22α.
sx22a.jpgsx22b.jpg
sx22c.jpg
Σχήμα 22: Η ανάρτηση Μακ Φέρσον. α. Αρχή λειτουργίας: η κίνηση του τροχού ελέγχεται από το «γόνατο - αμορτισέρ», του οποίου η κλίση ελέγχεται από το εγκάρσιο ψαλίδι.
β. Η Μακ Φέρσον στην πράξη: το γόνατο και το ψαλίδι δεν συνδέονται μεταξύ τους απευθείας, αλλά προσαρμόζονται στα δύο άκρα της πλήμνης του τροχού, γ. Η κλίση του τροχού παραμένει σταθερή ως προς το γόνατο: η μεταβολή της εγκάρσιας κλίσης του γονάτου, μεταβάλλει ισόποσα τη γωνία κάμπερ του τροχού.

Κυρίαρχο στοιχείο της ανάρτησης είναι το «γόνατο», ένα σύνθετο τηλεσκοπικό εξάρτημα στο οποίο ενσωματώνονται το ελατήριο και το αμορτισέρ. Στο επάνω μέρος του, το γόνατο προσαρμόζεται στο θόλο του φτερού και στο κάτω του αρθρώνεται σε ένα ψαλίδι. Με τον τρόπο αυτό, η θέση του γονάτου ορίζεται πάντοτε από δύο σημεία, από τα οποία το πάνω είναι σταθερό και το κάτω βρίσκεται σε τόξο κύκλου με ακτίνα το ψαλίδι. Με αυτό σαν δεδομένο, μπορούμε αν θέλουμε να επιλέξουμε κατά τέτοιο τρόπο τις σχετικές θέσεις γονάτου - ψαλιδιού, ώστε, όταν συμπιέζεται η ανάρτηση να μεταβάλλεται η κλίση του γονάτου (άρα - ισόποσα-και του τροχού…). Έτσι, στις συμπιέσεις του τροχού εξαιτίας των κλίσεων του αμαξώματος, είναι δυνατόν να υπολογιστεί η μεταβολή κλίσης τροχού - γονάτου ώστε να αντισταθμίζει την «εισαγόμενη» κλίση του αμαξώματος, διατηρώντας τον τροχό κάθετο στο δρόμο. Κανένα πρόβλημα ως εδώ, πέρα από το γεγονός ότι όλη αυτή η γωνιακή μετακίνηση του γονάτου, έχει σαν αποτέλεσμα μια έντονη πλευρική μετατόπιση του πέλματος του τροχού. Στην πράξη, η Μακ Φέρσον δεν κατασκευάζεται έτσι όπως - απλουστευτικά… - περιγράψαμε: όπως βλέπουμε και στα σχήματα 22 (β και γ), το γόνατο «τελειώνει» αρκετά ψηλά, έχοντας σαν φυσική του προέκταση την ίδια την πλήμνη του τροχού. Στην άλλη άκρη της πλύμνης αρθρώνεται ένα ψαλίδι, ολοκληρώνοντας έτσι την πλευρική στήριξη του τροχού. Από πλευράς αντοχής, η Μακ Φέρσον δεν διεκδικεί πρωτεία: τα υψηλά πλευρικά φορτία που ασκούνται από τους τροχούς στις στροφές παραλαμβάνονται σχεδόν αυτούσια από τις εδράσεις της «τηλεσκοπικής ολίσθησης» των γονάτων (γλίστρες), δημιουργώντας προβλήματα στατικής τριβής και πρόωρης φθοράς αν τα υλικά αντιτριβής στα σημεία εκείνα δεν είναι πρώτης ποιότητας. Το μεγαλύτερο όμως πρόβλημα βρίσκεται στα κατακόρυφα φορτία που, διαμέσου της έδρασης στην κεφαλή της Μακ Φέρσον, μεταφέρονται στην κορυφή των θόλων των φτερών. Δεν είναι λίγες οι φορές που σε αυτοκίνητα με χαμηλή αντοχή αμαξώματος (κυρίως ιταλικά…) το τερμάτισμα της Μακ Φέρσον σε μια λακκούβα είχε κάποια… «θεαματικά» αποτελέσματα: συχνά σκίζονταν οι θόλοι των φτερών από τις συγκεντρωμένες τάσεις κι οι κορυφές των Μακ Φέρσον εκτοξεύονταν στο εσωτερικό του αμαξώματος. Άλλες φορές, εξαιτίας συγκέντρωσης τάσεων σε «απομακρυσμένα» (και ευαίσθητα) σημεία του αμαξώματος, οι αυξημένες στρεπτικές ροπές δημιουργούσαν μόνιμες παραμορφώσεις. Δεν είναι υπερβολή αν πούμε ότι ο συνδυασμός Μακ Φέρσον και ιταλικού αμαξώματος συνάντησε τον Κρανίου Τόπο του στους ελληνικούς «ασφαλτοτάπητες» τις περασμένες δεκαετίες… Στις μέρες μας, η αποδοτική χρήση των ηλεκτρονικών υπολογιστών στη δυναμική ανάλυση των κατασκευών έχει - σχεδόν… - εξαλείψει τα «αδύνατα σημεία», καθώς στα σύγχρονα αμαξώματα υπάρχει μια πολύ πιο ομαλή διασπορά φορτίων αλλά και αποτελεσματικότερη σχεδίαση ενισχύσεων στα ευαίσθητα σημεία, χωρίς αλόγιστη χρήση περιττού μετάλλου…
sx23.jpg
Σχήμα 23: Δυναμικά φαινόμενα στη Μακ Φέρσον, όταν ασκούνται - στις στροφές - πλευρικά φορτία. Εξαιτίας του μοχλού που σχηματίζεται, η κορυφή του γονάτου τείνει να μετατοπιστεί στην επάνω (ελαστική) βάση, αλλάζοντας συνολικά την κλίση του γονάτου και συνακόλουθα την κλίση του τροχού. Η χρήση μιας συνδετικής ράβδου ανάμεσα στις κορυφές των δύο γονάτων (δεξί- αριστερό) είναι μια καλή βελτίωση για το εμπρός μέρος που όμως δεν μπορεί να εφαρμοστεί πίσω, εξαιτίας του πορτ-μπαγκάζ.
sx24a.jpg
sx24b.jpg
Σχήμα 24: Μια «ιδιόμορφη» Μακ Φέρσον είναι αυτή των Λάντσια Τέμα- Άλφα 164. Για τη βελτίωση της κατευθυντικότητας του πίσω τροχού, το κύριο δομικό μέλος της ανάρτησης είναι ένας διαμήκης (υστερών) βραχίονας ενώ δύο εγκάρσιοι παράλληλοι ισομεγέθεις σύνδεσμοι εξαιρετικά μεγάλου μήκους ελέγχουν την κλίση του τροχού (κάμπερ). Ο αρθρωτός μηχανισμός (κίτρινοχρώμα) που συνδέει τα άκρα των πρόσθιων εγκάρσιων συνδέσμων ενεργοποιεί τον αισθητήρα του συστήματος αυτόματης οριζοντίωσης του αυτοκινήτου.
246: Εξίσου ιδιόρρυθμη είναι και η πίσω ανάρτηση του Σουμπαρού ϋ10/ϋ12. Από πρώτη άποψη θα μπορούσε κανείς να την κατατάξει στους υστερούντες βραχίονες: δεν θα μπορούσε όμως να δικαιολογήσει το μεγάλο αρνητικό κάμπερ που αποκτούν οι τροχοί όταν συμπιεστεί η ανάρτηση. Μια προσεκτικότερη ματιά στη σύνδεση του αμορτισέρ με την πλύμνη θα φανέρωνε μια διάταξη Μακ Φέρσον. Η μεγάλη κλίση, ως προς το έδαφος, των εγκάρσιων ψαλιδιών δικαιολογεί μια έντονη μετατόπιση προς τα έξω του κάτω μέρους του τροχού όταν αυτός κινείται προς τα πάνω, πράγμα που δικαιολογεί και την κλίση που του προσδίνεται όταν η ανάρτηση συμπιέζεται. Οι έντονες πλευρικές μετατοπίσεις του πέλματος είναι φυσικό επακόλουθο μιας τέτοιας διάταξης στην ευθεία αλλά και η αυξημένη πρόσφυση του εξωτερικού τροχού στις στροφές, αν συνδυαστεί με τα κατάλληλα λάστιχα.

ΩΣ ΕΔΩ…

Η θεώρηση των αναρτήσεων που έχουμε κάνει μέχρι αυτό το σημείο βασίστηκε στο «αξίωμα» ότι οι βραχίονες και οι σύνδεσμοι δεν παρεμβάλλουν καμιά ελαστικότητα ανάμεσα στο πλαίσιο και τους τροχούς. Στην πράξη βέβαια κάτι τέτοιο δεν συμβαίνει: τα αυτοκίνητά μας έχουν - σε κάθε άρθρωση - ελαστικά στοιχεία (σάιλεντ μπλοκς) που προορισμός τους είναι να προστατεύουν από τους κραδασμούς του δρόμου αμάξωμα και επιβάτες, έστω κι αν προκαλούν τεράστιες ασάφειες στους «γεωμετρικούς τόπους» που καθορίζονται από τη λειτουργία των αναρτήσεων…
Οι σύγχρονοι «αναρτησιακοί ερευνητές», αντί να στραφούν προς την κατεύθυνση της εξάλειψης του μειονεκτήματος της (αναγκαστικής…) παρουσίας των σάιλεντ - μπλοκς, προχώρησαν ένα βήμα παραπέρα αξιοποιώντας τις ελαστικότητες αυτές για να δημιουργήσουν αναρτήσεις με λειτουργικά χαρακτηριστικά που δεν μπορούσαμε να φανταστούμε τα προηγούμενα πέντε χρόνια (παθητική τετραδιεύθυνση κ.λπ.). Εξαιτίας του ενδιαφέροντος τους, οι αναρτήσεις «νέας γενεάς» θα αποτελέσουν αυτόνομο θέμα στο επόμενο τεύχος μας…

Μέρος 3 (C&D 4, 3/1990)

Κείμενο: Διονύσης Χοϊδάς

Στην τρίτη συνέχεια περί αναρτήσεων πίσω τροχών εξετάζουμε τις αναρτήσεις «νέας γενεάς», όπως αυτές εμφανίσθηκαν στα αυτοκίνητα των δυο τελευταίων ετών.

ΑΠΟΦΕΥΓΟΝΤΑΣ Η ΑΞΙΟΠΟΙΩΝΤΑΣ ΤΙΣ ΠΑΡΑΜΟΡΦΩΣΕΙΣ…

Οι μεγάλες διαδρομές της ανάρτησης και τα μαλακά ελατήρια δεν αποτελούν το Α και το Ω στην άνεση των επιβατών. Είναι ικανές να αποσβέσουν τις μεγάλες ανωμαλίες του δρόμου, αλλά εντελώς ανίκανες να αποσβέσουν τα μικροεξογκώματα του οδοστρώματος, μεγέθους… «χαλικιού»: τέτοιου είδους ανωμαλίες είναι, για παράδειγμα, οι αρμοί διαστολής στους εθνικούς δρόμους (της Ευρώπης, εννοείται!…), τα «κατσαρώματα» και τα μικρομπαλώματα. Οι ταλαντώσεις που προέρχονται από τις αιτίες αυτές είναι άλλοτε «στιγμιαίες» κι άλλοτε «διαρκείς», ανάλογα με την αιτία που τις προκάλεσε. Οι στιγμιαίες, τις περισσότερες φορές, έχουν μια τόσο απότομη ράμπα αύξησης που η ανάρτηση δεν προφταίνει να τις διαχειριστεί, είτε εξαιτίας στατικών τριβών είτε εξαιτίας δυσμενούς αναλογίας «φερόμενου - μη φερόμενου» βάρους. Απ' την άλλη, οι διαρκείς ταλαντώσεις σταθερής συχνότητας (π.χ. το γαλλικό καλντερίμι) δημιουργούν ένα εντελώς διαφορετικό πρόβλημα: η ανάρτηση υποχωρεί στην πρώτη ανωμαλία αλλά η απόσβεση του αμορτισέρ δεν της επιτρέπει να επανέλθει στην αρχική της θέση προτού εμφανιστεί η δεύτερη ανωμαλία για να την ξανασυμπιέσει και ούτω καθεξής ώσπου το ελατήριο να έχει συμπιεστεί τόσο ώστε η δύναμη που εξασκεί να υπερνικά την «αντίσταση επαναφοράς» του αμορτισέρ: στην κατάσταση αυτή η ανάρτηση «ισορροπεί» την ταλάντωσή της γύρω από μια νέα «θέση ηρεμίας» αλλά η αίσθηση των επιβατών είναι ότι… ξαφνικά η ανάρτησή τους απόχτησε σκληρότερα ελατήρια. Το φαινόμενο αυτό μπορεί να το παρατηρήσει κανείς αν περάσει σχετικά γρήγορα από καμιά δεκαριά ισαπέχοντα κατσαρώματα του δρόμου: στα πρώτα δυο - τρία η ανάρτηση θα συμπεριφερθεί «μαλακά» για να «σκληρύνει» έντονα στη συνέχεια… Γίνεται έτσι σαφές, ότι, ουσιαστικά, ένα αυτοκίνητο χρειάζεται δύο ειδών αναρτήσεις που να δουλεύουν ταυτόχρονα: μία ανάρτηση για τις ταλαντώσεις μεγάλου εύρους και μικρής (έως… μηδενικής!) συχνότητας (λάκκους και εξογκώματα) και μία δεύτερη που να μπορεί να τα βγάζει πέρα με τα «μπιμπίκια», που αποτελούν ένα σημαντικό παράγοντα ενόχλησης των επιβατών. Η «δεύτερη» αυτή «ανάρτηση», δεν είναι τίποτε άλλο από ο,τιδήποτε «καουτσουκένιο» παρεμβάλλεται στη ροή δυνάμεων από το οδόστρωμα μέχρι το πλαίσιο. Τα σημεία αυτά είναι τα λάστιχα των τροχών και τα σάιλεντ - μπλοκς (τα… σινεμπλόκ, επί το ελληνικότερον!) που βρίσκονται στις αρθρώσεις των βραχιόνων, στα άκρα των αμορτισέρ και στην περίπτωση που υπάρχει κάτι τέτοιο… - στα σημεία προσαρμογής του υπο-σασί της ανάρτησης με το «κυρίως σασί».
Όλα αυτά τα σημεία έχουν ένα στόχο: την απόσβεση ταλαντώσεων υψηλής συχνότητας και μικρού πλάτους (αυτό που, σε γενικές γραμμές, ονομάζουμε κραδασμό) «επιτρέποντας» στον εαυτό τους μια στιγμιαία ελαστική παραμόρφωση πολύ μικρής τάξης μεγέθους.
Και μπαίνει το ερώτημα: τι γίνεται στην περίπτωση που, εκτός από τις περιοδικές μικροδυνάμεις των κραδασμών, εφαρμοστούν οι - μεγάλου μεγέθους - δυνάμεις της «φυσιολογικής» λειτουργίας της ανάρτησης; Η απάντηση είναι απλή: έχουμε μεγάλες παραμορφώσεις! Και σε αυτό το σημείο πρέπει να κάνουμε μια σημαντική παραδοχή: ή θα αποδεχθούμε σαν φυσικό επακόλουθο τις παραμορφώσεις της ανάρτησης, προκειμένου να μην περάσουν οι κραδασμοί ενός «σαγρέ» οδοστρώματος στο σαλόνι των επιβατών (και στα μηλίγγιατους…) ή, θα καταργήσουμε τα σάιλεντ - μπλοκς με συνδέσμους «μέταλλο με μέταλλο» (όπως στα αυτοκίνητα αγώνων) προκειμένου να υπάρχει μια απόλυτα ακριβής θέση των τροχών, ανεξάρτητα από τις δυνάμεις που μεταφέρονται… Υπάρχει όμως και μια τρίτη λύση που ολοένα κερδίζει έδαφος τελευταία και που έγινε κατορθωτή χάρη στην αξιοποίηση των ηλεκτρονικών υπολογιστών: η χρησιμοποίηση σάιλεντ μπλοκς στη «βασική ανάρτηση» και η προσαρμογή δευτερευόντων, βοηθητικών βραχιόνων που προορισμός τους είναι η ορισμένου μεγέθους παραμόρφωση των σάιλεντ - μπλοκς προς μία ορισμένη διεύθυνση, ανάλογη προς τη διεύθυνση της δύναμης που προκάλεσε την παραμόρφωση αυτή… Με άλλα λόγια, να δημιουργήσουμε αναρτήσεις που, όταν συμπιέζονται, να ΓΝΩΡΙΖΟΥΝ αν συμπιέζονται εξαιτίας ενός εξογκώματος ή μιας στροφής!
Ας υποθέσουμε ότι έχουμε έναν οποιουδήποτε είδους βραχίονα ανάρτησης, πάνω στον οποίο ασκούνται δυνάμεις διαφόρων κατευθύνσεων.
sx25a.jpg
sx25b.jpg
Σχήμα 25 : Εξαιτίας των ελαστικών βάσεων στις αρθρώσεις των βραχιόνων (σάιλεντ - μπλοκς) η γεωμετρία του τροχού μεταβάλλεται ελαφρά όταν ασκηθούν διαμήκη και εγκάρσια φορτία. Το αποτέλεσμα είναι ο τροχός να «χάνει» την κατεύθυνσή του και να παρουσιάζει απόκλιση δημιουργώντας «τιμόνι» στους πίσω τροχούς.
α. Περίπτωση υστερούντων και ημι- υστερούντων βραχιόνων β. Περίπτωση εγκάρσιων βραχιόνων (αιωρούμενων βραχιόνων και ψαλιδιών).

Ανάλογα με τον τρόπο στήριξης του βραχίονα και την κατεύθυνση των δυνάμεων που ασκούνται, η διαφοροποίηση των παραμορφώσεων στις ελαστικές βάσεις του θα κάνει το βραχίονα να μετατοπιστεί προς τη μία ή την άλλη μεριά. Στο σχ.25 α έχουμε έναν ημι-υστερούντα βραχίονα που στηρίζει έναν τροχό που φρενάρει. Όπως είναι φυσικό, οι δυνάμεις που θα «προκύψουν» στα άκρα του βραχίονα θα προκαλέσουν τέτοια παραμόρφωση στις ελαστικές βάσεις ώστε ο τροχός να βρεθεί σε μια καινούργια θέση, αποκλίνουσα.
Το ίδιο ακριβώς φαινόμενο μπορούμε να παρατηρήσουμε σε οποιαδήποτε ανεξάρτητη ανάρτηση, είτε αποτελείται από διαμήκεις βραχίονες είτε από εγκάρσιους (σχ. 25β). Με κινητήριους τροχούς τους πίσω και μαλακά ή φθαρμένα σάιλεντ - μπλοκς, μπορούμε εύκολα να φανταστούμε τι θα γίνει στην περίπτωση που στη διάρκεια μιας στροφής, ο οδηγός αφήσει απότομα το γκάζι ή κάνει κάποιο κατέβασμα ταχύτητας: ο πίσω εξωτερικός τροχός θα εμφανίσει απόκλιση και θα κάνει «τιμόνι», αναγκάζοντας το αυτοκίνητο να συμπεριφερθεί υπερστροφικά, κλείνοντας τη στροφή και «διώχνοντας» το πίσω μέρος.
sx26.jpg
Σχήμα 26: Αν ο πίσω εξωτερικός τροχός εμφανίσει απόκλιση στη διάρκεια μιας στροφής, το πίσω μέρος θα κάνει «τιμόνι» αναγκάζοντας το αυτοκίνητο να ακολουθήσει κλειστότερη τροχιά με την ίδια ταχύτητα. Αν η ταχύτητα είναι ήδη «οριακή», τότε η πλεονάζουσα ενέργεια είτε θα μετατραπεί σε θερμότητα (από ολίσθηση των ελαστικών) είτε θα οδηγήσει το αυτοκίνητο σε ανατροπή. Αν, αντίθετα, εμφανιστεί σύγκλιση στον πίσω εξωτερικό τροχό, η ευστάθεια όχι μόνο δεν μειώνεται, αλλά, αντίθετα, αυξάνεται!

Σε στροφές αργής ταχύτητας και μικρής ακτίνας η κατάσταση αυτή δεν είναι επικίνδυνη και μάλιστα, κάποιες φορές, είναι επιθυμητή. Όλα αυτά με την προϋπόθεση ότι ο οδηγός είναι αρκετά έμπειρος ώστε να μπορεί να ελέγξει ένα αυτοκίνητο που φεύγει με το πλάι σε διαδικασία πέδησης! Τα πράγματα γίνονται τρομερά επικίνδυνα αν το φαινόμενο αυτό συμβεί σε ανοιχτή καμπύλη υψηλής ταχύτητας: η απόκλιση του πίσω τροχού και το «τιμόνι» που δημιουργεί, αναγκάζουν το αυτοκίνητο να εισέλθει σε τροχιά πολύ «κλειστότερη» από αυτή της αρχικής θέσης. Στη νέα αυτή τροχιά είναι πιθανό τα λάστιχα να μην είναι ικανά να κρατήσουν πρόσφυση, κι αν το αυτοκίνητο γυρίσει με το πλάι, το πιο πιθανό είναι να συμβεί μια ατέλειωτη σειρά από τετ - α- κε (στην ευτυχέστερη των περιπτώσεων) ή διαδοχικά τουμπαρίσματα (στη… συνηθέστερη των περιπτώσεων!). Πολλές από τις «αιφνίδιες εκτροπές» της εθνικής οδού που καταλήγουν σε τουμπάρισμα μετά από επιβράδυνση, οφείλονται σε αυτή την αιτία: αυτοκίνητο με ανεξάρτητη ανάρτηση πίσω (συνήθως αιωρούμενοι ή ημι-υστερούντες βραχίονες) ή άκαμπτο άξονα στηριγμένο σε κεκλιμένους διαμήκεις βραχίονες και με «ανυποψίαστο» οδηγό που άφησε απότομα το γκάζι (σε περίπτωση πίσω κίνησης) ή που πάτησε φρένο (έστω και απαλά…) πάνω σε ανοιχτή καμπύλη έχοντας μπροστινή κίνηση αλλά «μαλακά» σάιλεντ-μπλοκς στην πίσω ανάρτησή του.
sx27.jpg
Σχήμα 27 : Για την αποφυγή της απόκλισης του πίσω τροχού εξαιτίας διαμήκων φορτίων, η Νισάν έχει αντικαταστήσει το ψαλίδι της Μακ Φέρσον με δύο ισομεγέθεις παράλληλους βραχίονες αρθρωμένους σε «ευκίνητες» ελαστικές βάσεις (α) Με τον τρόπο αυτό, ο τροχός μένει πάντοτε παράλληλος προς τον εαυτό του (β).

Η μελέτη αυτού του φαινομένου είναι προϊόν των τελευταίων χρόνων. Μέχρι να αναλυθεί εξονυχιστικά (με καταγραφές γωνιών πίσω τροχών και τη βοήθεια ηλεκτρονικών υπολογιστών) οι εκτροπές του πίσω μέρους αποδίδονταν όλες στην ίδια αιτία: ολίσθηση του πίσω εξωτερικού τροχού. Τώρα όμως οι κατασκευαστές ξέρουν ότι, στην περίπτωση επιβράδυνσης και εξολίσθησης πρώτα προηγείται μια απόκλιση του πίσω τροχού εξαιτίας παραμόρφωσης των ελαστικών βάσεων. Στη συνέχεια το αυτοκίνητο οδηγείται σε τόξο καμπύλης πιο «κλειστό» από τα όρια πρόσφυσης σε σχέση με τη δεδομένη ταχύτητα, χωρίς ο τροχός να έχει ακόμα ολισθήσει. Στο διάστημα αυτό, παρατηρείται μια τάση του εμπρός μέρους να κατευθυνθεί προς το εσωτερικό της στροφής, παρόλο που η φυγόκεντρος το ωθεί να κάνει ακριβώς το αντίθετο: εδώ ακριβώς είναι που ο πίσω εξωτερικός τροχός ενεργεί - πραγματικά - σαν τιμόνι! Στη συνέχεια, και αφού η γωνία εξολίσθησης του πίσω τροχού υπερβεί τα όρια πρόσφυσης του πέλματος, τότε - και μόνο τότε! - αρχίζει το «γλίστρημα» με το πλάι… Οι λύσεις που δόθηκαν στο πρόβλημα αυτό είναι πραγματικά απλές και αποτελεσματικές: άλλοι κατασκευαστές υιοθέτησαν τους «παράλληλους ισομεγέθεις βραχίονες», σε αντικατάσταση του ψαλιδιού της ΜακΦέρσον (σχ. 27). Με τον τρόπο αυτό, ανεξάρτητα από την παραμόρφωση των σάιλεντ - μπλοκς, ο τροχός παραμένει πάντοτε παράλληλος προς τον εαυτό του, χωρίς να παρουσιάζει απόκλιση. Οι περισσότεροι όμως (και ιδιαίτερα αυτοί που χρησιμοποιούν ημι-υστερούντες βραχίονες στην πίσω ανάρτηση) τοποθετούν ένα πρόσθετο βραχίονα (σχήμα 29) που, κάτω από ορισμένες συνθήκες εξαναγκάζει τον πίσω τροχό να περιστραφεί γύρω από έναν κάθετο άξονα (ας πούμε, ένα «νοητό βασιλικό πείρο»…) δημιουργώντας, αντί για την αναμενόμενη απόκλιση μια σύγκλιση: με άλλα λόγια, αναγκάζοντας την ανάρτηση να εισάγει, από μόνη της, ένα «ανάποδο τιμόνι» όταν δημιουργηθούν οι συνθήκες κινδύνου που περιγράψαμε πιο πάνω. Ο βοηθητικός αυτός σύνδεσμος δεν έχει ακόμα - απ' ό,τι ξέρουμε… - αποκτήσει όνομα στην ξένη βιβλιογραφία και οι περισσότεροι κατασκευαστές, παρ' όλη τη σημασία του, αποφεύγουν να αναφέρονται στην παρουσία του όταν περιγράφουν τις αναρτήσεις στα προσπέκτους των αυτοκινήτων τους. Ας ονομάσουμε τώρα αυτό το εξάρτημα «σύνδεσμο τεχνητής σύγκλισης» για να καταλαβαινόμαστε από εδώ και μπρος, επιφυλασσόμενοι για μια πληρέστερη ονομασία όταν και αν προκύψουν καλύτερες προτάσεις. Η τοποθέτηση συνδέσμου τεχνητής σύγκλισης σε ένα οποιοδήποτε αυτοκίνητο, δεν είναι τόσο απλή υπόθεση. Το μήκος του, οι θέσεις προσαρμογής στον τροχό και το πλαίσιο και η σκληρότητά του αποτελούν προϊόντα μελέτης σε ηλεκτρονικό υπολογιστή, αφού πρώτα έχουν τεκμηριωθεί οι τιμές παραμόρφωσης των σάιλεντ μπλοκς των κυρίων βραχιόνων της ανάρτησης του πίσω εξωτερικού τροχού στην ειδική περίπτωση ταυτόχρονης συμπίεσης της ανάρτησης εξαιτίας στροφής ΚΑΙ πέδησης.
Στην περίπτωση «συμβατικών» αναρτήσεων (όπως είναι οι αιωρούμενοι και διαμήκεις βραχίονες, τα ψαλίδια Μακ Φέρσον και τα διπλά ανισομεγέθη ψαλίδια) μπορεί κάποιος - έτσι, από περιέργεια… - να αντικαταστήσει τα λαστιχένια παρεμβύσματα των αρθρώσεων (για τα «σινεμπλόκ» μιλάμε, για όσους δεν κατάλαβαν) με μεταλλικά (αν δεν χρησιμοποιήσει συνδέσμους με σφαιρικές αρθρώσεις…). Η μόνη «ζημιά» στην περίπτωση αυτή, είναι να κάνει το αυτοκίνητο να… τρέμει όταν περνάει από φρέσκο οδόστρωμα με ανάγλυφα χοντρά χαλίκια, ενώ κάποια «γκουπ» θα τα αισθάνεται τώρα σαν «νταγκ!»: σε αντάλλαγμα όμως θα έχει τους τροχούς «στη θέση τους». Αν δοκιμάσει όμως να κάνει το ίδιο σε μια ανάρτηση στην οποία έχει προστεθεί σύνδεσμος σύγκλισης, θα παρατηρήσει - με έκπληξή του… - ότι η ανάρτηση δεν θα λειτουργεί: θα μείνει «πακτωμένη» στη θέση της κι αν επιμείνει, το επόμενο πράγμα θα είναι να σπάσει κάποια πλήμνη, βραχίονας ή σύνδεσμος. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι οι άξονες γύρω από τους οποίους κινούνται τα ψαλίδια δεν είναι παράλληλοι και ομοεπίπεδοι με αυτούς των συνδέσμων σύγκλισης και, κατά συνέπεια, οι γεωμετρικοί τόποι των άκρων των βραχιόνων πάνω στον τροχό, παύουν να είναι συμβατοί. Το ότι λειτουργεί αυτή η ανάρτηση όταν υπάρχουν σάιλεντ - μπλοκς οφείλεται στο γεγονός ότι η παρουσία του καουτσούκ - και η «επιτρεπτή» παραμόρφωσή του - κάνει ψαλίδια και συνδέσμους να συμπεριφέρονται σαν να ήταν «μεταβλητού μήκους», πράγμα που αποκαθιστά τη «συμβατότητα» των επιμέρους γεωμετρικών τόπων, άρα και τη λειτουργία της ανάρτησης. Για ποιο λόγο, θα ρωτήσει κανείς, σχεδιάζονται ασύμβατοι οι άξονες ψαλιδιών και συνδέσμων σύγκλισης; Η απάντηση είναι απλή: επειδή επιδιώκεται η «εμφάνιση» δυνάμεων (από παραμόρφωση των σάιλεντ- μπλοκς που, με τη σειρά της, οφείλεται στην ασυμβατότητα των αξόνων) τέτοιου μεγέθους και τέτοιας διεύθυνσης που να προκαλούν επιθυμητές παρεκτροπές της κατεύθυνσης του τροχού, κάτω από συγκεκριμένες συνθήκες. Κι αφού, με την «εφεύρεση» του συνδέσμου σύγκλισης και τη «μοντελοποίηση» των παραμορφώσεων των σάιλεντ - μπλοκς κατορθώθηκε η επίλυση του σοβαρού προβλήματος των εκτροπών του πίσω τροχού, ποιος ο λόγος να μη σχεδιαστεί, πάνω σε αυτές τις αρχές, μια «συνολική» ανάρτηση που να δίνει - ταυτόχρονα… - λύση σε όλα τα προβλήματα «διαχείρισης» του τροχού σε σχέση με το πλαίσιο; Στα εργαστήρια της Νισάν, η απάντηση ήταν: Εν τω άμα και το θάμα!!

Η ΑΝΑΡΤΗΣΗ MULTI-LINK

sx29.jpg
Ποια είναι η καλύτερη ανάρτηση σήμερα για τους πίσω τροχούς; «Τα διπλά ανισομεγέθη ψαλίδια» θα έλεγε κάποιος κι ύστερα θα ανέφερε το μεγάλο της μειονέκτημα: Λειτουργούν σωστά μόνο σε περιορισμένο εύρος κίνησης, πέρα από το οποίο οι μεταβολές κάμπερ και οι μετατοπίσεις πέλματος γίνονται απαράδεκτες Αυτός είναι και ο λόγος που δεν υπάρχει αυτού του είδους η ανάρτηση στους πίσω τροχούς επιβατικών αυτοκινήτων, αλλά μόνο σε «σπορ» ή καθαρόαιμα αγωνιστικά, όπου οι περιοχές «εσφαλμένης» λειτουργίας της ανάρτησης αποκόπτονται για να απομείνει έτσι μια ελαχιστοποιημένη διαδρομή κίνησης του τροχού πάνω - κάτω. Μπορούμε, άραγε, να έχουμε μια ανάρτηση με ψαλίδια που όμως να μπορεί να διαθέτει μεγάλη διαδρομή χωρίς δυσμενείς «γεωμετρικές» μεταβολές;
sx28a.jpg sx28b.jpg
Σχήμα 28 : Μια σχετικά πιο εξελιγμένη μορφή ισομεγέθων βραχιόνων (σε αντικατάσταση του ψαλιδιού της Μακ Φέρσον) αποτελεί η πατενταρισμένη ανάρτηση TTL (Twin Traperoidal Link) της Μάζντα στο 323. Εδώ, οι βραχίονες δεν είναι παράλληλοι και συνεπικουρούνται στα επιβραδυντικά φορτία από ένα διαμήκη σύνδεσμο (α). Στο σχ. 28β μπορούμε να δούμε - σχηματικά - το βαθμό συμπίεσης των σάιλεντ μπλοκς για τη διατήρηση της… «αυτοπαραλληλότητας» του τροχού.
sx29a.jpg
sx29b.jpg
Σχήμα 29α: Εφαρμογή συνδέσμου τεχνητής σύγκλισης σε ανάρτηση με ημι- υστερούντες βραχίονες (Σουζούκι Σουίφτ, Σεντάν). Διακρίνεται με κόκκινο χρώμα ο σύνδεσμος τεχνητής σύγκλισης.
β. Ανάρτηση ανισομεγέθων ψαλιδιών με σύνδεσμο τεχνητής σύγκλισης στο Πεζό 605. Ο σύνδεσμος βρίσκεται στο πίσω μέρος της ανάρτησης (επάνω σχήμα, με κόκκινο χρώμα) και η λειτουργία του δεν σχετίζεται με ένα μόνο βραχίονα (όπως π.χ. στο Σουίφτ) αλλά συνολικά και με τα δύο ψαλίδια ταυτόχρονα. Αξιοσημείωτο είναι το γεγονός ότι το επάνω ψαλίδι αποτελείται από δύο τμήματα, από τα οποία το ένα (γαλάζιο χρώμα, κάτω) φαίνεται να κινείται μέσα στο σάιλεντ μπλοκ του, γύρω από άξονα ελαφρά ασύμβατο σε σχέση με αυτούς της υπόλοιπης συνδεσμολογίας «τεσσάρων αρθρωτών ράβδων». Το εργοστάσιο δεν έχει δώσει διευκρινήσεις γι' αυτό, αλλά η προφανής χρησιμότητα μιας τέτοιας διάταξης είναι η «διόρθωση» της γωνίας κάμπερ και της όδευσης του πέλματος στη διάρκεια κίνησης της ανάρτησης.

Μπορεί, ταυτόχρονα, αυτή η ανάρτηση να παραμορφώνεται ηθελημένα στα σάιλεντ - μπλοκς των βραχιόνων της, έτσι ώστε να δημιουργεί, από μόνη της, σύγκλιση (αντί για απόκλιση…) των πίσω τροχών, έτσι ώστε να βελτιώνεται η πρόσφυση των πίσω τροχών στις στροφές, είτε διαγράφονται «φρεναριστά» είτε όχι; Μπορεί η ανάρτηση αυτή εκτός από τη λειτουργία της σαν «διάταξη ψαλιδιών» να λειτουργήσει και σαν διάταξη υστερούντος βραχίονα και μάλιστα τέτοιου ώστε να μη βυθίζεται το μπροστινό μέρος στα φρεναρίσματα, ούτε το πίσω μέρος στις επιταχύνσεις; Τέλος, μπορεί αυτή η ανάρτηση να έχει μια τέτοια συνδεσμολογία ώστε, στις στροφές, η κλίση του αμαξώματος να μην προκαλεί ανύψωση του κέντρου βάρους;
Η απάντηση που θα μπορούσε να δώσει κανείς είναι ότι όλα αυτά είναι εντελώς ασύμβατα κι αλληλοσυγκρουόμενα μεταξύ τους.
Φαίνεται όμως πως οι ερευνητές της Νισάν με την ανάρτηση Multi - Link έχουν δώσει - με το δικό τους, επιστημονικά «ακροβατικό» τρόπο - την ελληνοπρεπέστατη απάντηση: «Ναι, σε όλα!».
Κι ας αρχίσουμε με τον έλεγχο της γωνίας κάμπερ με ταυτόχρονη διατήρηση μιας όδευσης χωρίς μετατοπίσεις του σημείου επαφής του πέλματος με το δρόμο. Είναι φανερό πως μπορούμε να επιτύχουμε μια πολύ καλύτερη όδευση ίχνους χωρίς μεγάλες μεταβολές κάμπερ, αν με κάποιο «δυναμικό» τρόπο εξαναγκάσουμε έναν από τους βραχίονες να μετατοπίσει τον άξονα περιστροφής του (δηλαδή, την άρθρωσή του στο σασί), παραμορφώνοντας το αντίστοιχο σάιλεντ - μπλοκ. Ο «δυναμικός» αυτός τρόπος μπορεί να είναι - για παράδειγμα-η ώθηση του απέναντι άκρου από κάποιον άλλο «βοηθητικό» βραχίονα.
Έχοντας αυτή τη δυνατότητα, μπορούμε τώρα να επιλέξουμε μέσα από μια ευρύτερη ποικιλία από μήκη βραχιόνων και σημείων στήριξής τους, έτσι ώστε το επιθυμητά στιγμιαία κέντρα περιστροφής του αμαξώματος (δηλαδή: ο άξονας γύρω από τον οποίο περιστρέφεται, το αμάξωμα όταν παίρνει κλίση στις στροφές) να είναι τέτοια που να μην προκαλούν ανύψωση του κέντρου βάρους.
Όσον αφορά την επιθυμητή σύγκλιση των πίσω τροχών, είναι εύκολο (με τη συνεργασία βοηθητικών συνδέσμου) να περιστραφεί ο τροχός γύρω από ένα μη - σταθερό, «νοητό» βασιλικό πείρο. Ο φανταστικός αυτός άξονας θα έχει τέτοια κλίση και κάστερ ώστε, ανάλογα με το αν ασκούνται δυνάμεις εγκάρσιες (κεντρομόλες εξαιτίας στροφής) ή κατακόρυφες (εξαιτίας συμπίεσης της ανάρτησης από εξόγκωμα) να αντισορροπεί τις δυνάμεις παραμόρφωσης με δυνάμεις αυτο- σταθεροποίησης (όπως ακριβούς συμβαίνει στους μπροστινούς τροχούς, με την «αυτόματη επαναφορά τιμονιού») έτσι ώστε να διατηρείται η επιθυμητή γωνία σύγκλισης πίσω τροχών ανεξάρτητα από το αίτιο που την «προκάλεσε»…
Το τρίτο και τελευταίο μέρος αφορά την επιθυμία μας για «αντι-βύθιση» των άκρων στις επιταχύνσεις και τα φρεναρίσματα. Και βέβαια, είναι δύσκολο να αρθρώσουμε έναν υστερούντα βραχίονα στο… πόμολο της πόρτας (αυτή είναι περίπου η θέση που προκύπτει από την κινηματική επίλυση του προβλήματος!) είναι όμως εύκολο, με ένα σύστημα «τεσσάρων αρθρωτών ράβδων», όπως αυτά που έχουμε ήδη περιγράψει, το οποίο να κάνει αυτή την απλή δουλειά: να προσομοιώνει έναν τέτοιο βραχίονα - ελαφρά - μεταβλητού μήκους και - επίσης ελαφρά - μεταβλητού νοητού στιγμιαίου κέντρου περιστροφής. Θυμάστε, στην αρχή του άρθρου, που προσομοιώναμε τους αιωρούμενους βραχίονες με τέσσερις αρθρωτές ράβδους; Ε, κάτι αντίστοιχο γίνεται και εδώ πέρα. Ας δούμε τώρα πως επιτυγχάνονται όλα αυτά. Μια… ωραία, χρωματιστή Multi - Link βλέπουμε στο σχήμα 31, αλλά έτσι όπως αλληλεπικαλύπτονται οι βραχίονες δεν μπορεί να καταλάβει κανείς σπουδαία πράγματα. Έτσι, πάμε στη σχηματική παράσταση (σχ. 32) όπου φαίνεται η ανάρτηση σε διαφάνεια και οι προβολές (πρόοψη, κάτοψη, πλάγια όψη) στα τρία επίπεδα. Το κύριο μέλος της ανάρτησης αυτής είναι το κάτω ψαλίδι: ένας κλασικός βραχίονας σαν τους Μακ Φέρσον, σχήματος «Α» με ένσφαιρο σύνδεσμο στη σύνδεσή του με το κάτω μέρος της πλήμνης του τροχού. Στο επάνω μέρος συνδέονται, ούτε ένας ούτε δύο, αλλά τρεις(!) σύνδεσμοι που καθένας από αυτούς επιτελεί και από μια διαφορετική λειτουργία, συνεργαζόμενος με τους άλλους δύο. Οι άξονες περιστροφής τους είναι εντελώς ασύμβατοι μεταξύ τους με αποτέλεσμα η ανάρτηση να λειτουργεί μόνο χάρη στο προγραμματισμένο… «αλληλοστραμπούλημα» των σάιλεντ - μπλοκς!
sx30a.jpg sx30b.jpg sx30c.jpg
Σχήμα 30 : Υστερών βραχίονας ή ανισομεγέθη ψαλίδια; Δύσκολο να περιγράψει κανείς έτσι, απλά, την ανάρτηση «3-Link» της Χόντα που χρησιμοποιείται από το Σιβίκ μέχρι το Ρόβερ 200!
Βασικό στοιχείο της ανάρτησης είναι ένας υστερών βραχίονας αρθρωμένος στο σασί σε ένα σημείο που βρίσκεται στο ενδιάμεσο των άκρων του (σχ. 30α). Η άρθρωση αυτή (στην ουσία: ένα ογκώδες σάιλεντ μπλοκ) επιτρέπει στο βραχίονα να κινηθεί προς οποιαδήποτε κατεύθυνση κι εκεί ακριβώς βρίσκεται το «μυστικό» της λειτουργίας αυτής της πολύπλοκης ανάρτησης.
sx31.jpg
Σχήμα 31: Η Multi-Link της Νισάν.
Όπως μπορούμε να δούμε τα άκρα του βραχίονα ελέγχονται από τρεις δευτερεύοντες βραχίονες, από τους οποίους οι δύο πίσω ελέγχουν την κλίση του υστερούντος βραχίονα (άρα και το κάμπερ του τροχού) λειτουργώντας σαν ανισομεγέθη ψαλίδια, πράγμα που μπορεί κανείς να διαπιστώσει κοιτώντας την ανάρτηση από πίσω (σχ. 30γ). Το τι γίνεται στην πράξη μπορούμε να το διαπιστώσουμε στο σχ. 30β κοιτώντας- από πάνω… - τις αντιδράσεις της συνδεσμολογίας σε δύο διαφορετικές περιπτώσεις: αριστερά, έχουμε την κατάσταση διαμήκους φορτίου (ισχυρή πέδηση) που, ούτως ή άλλως, θα εξανάγκαζε τον τροχό να αποκλίνει. Όπως βλέπουμε, οι βοηθητικοί βραχίονες «στρεβλώνουν» τις ελαστικές βάσεις τους και τα άκρα τους μετακινούνται πάνω σε τόξα κύκλων ακτίνας ίσης με το μήκος των βραχιόνων. Με άλλα λόγια ολόκληρο το σύστημα, σε κάτοψη, λειτουργεί σαν μηχανισμός «τεσσάρων αρθρωτών ράβδων» που στρέφει τον υστερούντα βραχίονα (άρα και τον τροχό) προς το εσωτερικό του αυτοκινήτου, επιτυγχάνοντας την επιθυμητή σύγκλιση. Στη δεύτερη περίπτωση, δεξιά, έχουμε την περίπτωση που ένα ισχυρό πλευρικό φορτίο ασκείται στον τροχό. Τώρα όμως, καθώς συμπιέζονται (ακτινικά) τα σάιλεντ - μπλοκς των βοηθητικών βραχιόνων, μειώνεται το «ενεργό μήκος» τους με αποτέλεσμα να μην κινούνται πια τα άκρα τους πάνω σε τόξα κύκλων. Το αποτέλεσμα είναι να μετακινηθεί ο υστερών βραχίονας - άρα και ο τροχός - παράλληλα ως προς τον εαυτό του. Η πολύπλοκη αυτή ανάρτηση αποτέλεσε το τελευταίο εξελικτικό σκαλοπάτι πριν από τη Multi-Link της Νισάν…
sx32.jpg
Σχήμα 32 : Προβολή της Multi-Link στα τρία κάθετα επίπεδα.
sx33a.jpg sx33b.jpg
sx33c.jpg sx33d.jpg
Σχήμα 33 : Επιμερισμός λειτουργιών και καθηκόντων στους συνδέσμους της Multi-link

Και οι τρεις μαζί, ανά δύο, «σχηματίζουν» άνω ψαλίδια επακριβώς υπολογισμένα: μέσα από την παραμόρφωση των σάιλεντ - μπλοκς λειτουργούν με τέτοιο τρόπο ώστε να ελαχιστοποιούνται οι μετατοπίσεις του πέλματος όταν η ανάρτηση δημιουργεί τις επιθυμητές μεταβολές κάμπερ κατά τη διάρκεια της λειτουργίας της (σχ. 33α).
Από τους τρεις αυτούς συνδέσμους, οι δύο ακραίοι, σε συνδυασμό με το κάτω ψαλίδι, σχηματίζουν ένα νοητό βασιλικό πείρο (σχ. 33β) γύρω από τον οποίο μπορεί να περιστραφεί ο τροχός στην περίπτωση που θα ασκηθούν πλευρικά φορτία. Τα πλευρικά αυτά φορτία διαχειρίζεται ο κεντρικός σύνδεσμος (σχ. 33γ) ο οποίος επενεργεί στο φανταστικό ακρόμπαρο ενός… φανταστικού τιμονιού(!) και δουλειά του είναι να προσδίδει σύγκλιση στους τροχούς όταν το αυτοκίνητο είναι σε στροφή ή φρενάρισμα (ή και τα δύο, ταυτόχρονα…) αυξάνοντας έτσι την ευστάθεια του πίσω μέρους. Ας σημειωθεί εδώ ότι η συνδεσμολογία αυτή προσομοιώνει (επί το καλύτερο, βέβαια…) τη «ΜακΦερσονική» διάταξη DARS των πειραματικών οχημάτων CUE-X και MID-4 που η ίδια εταιρεία είχε παρουσιάσει το 1985. Με άλλα λόγια, με την εφαρμογή της Multi - Link στους πίσω τροχούς επιτυγχάνεται η «μαγική εικών» να έχουμε τετραδιεύθυνση (έστω και υποτυπώδη…) χωρίς τετραδιεύθυνση! Παρατηρώντας τέλος την ανάρτηση από το πλάι, παρατηρούμε ότι από τις προβολές της συνδεσμολογίας στο κάθετο διαμήκες επίπεδο σχηματίζεται ένας (και όχι μόνο ένας, στην ουσία…) μηχανισμός τεσσάρων αρθρωτών ράβδων (σχ. 33δ) που επενεργώντας «εξαρθρωτικά» - όπως πάντα! - στα ελαστικά παρεμβύσματα, προσομοιώνει δύο ιδανικούς αλλά φανταστικούς υστερούντες άξονες μεταβλητού μήκους και κέντρου περιστροφής που, αν υπήρχαν, θα φρόντιζαν το αυτοκίνητο να διατηρείται οριζόντιο στις επιταχύνσεις και τα φρεναρίσματα. Η Multi - Link είναι πραγματικά θαυμαστή ανάρτηση, όχι γιατί θα υπάρχει αύριο στα αυτοκίνητά μας αυτούσια, αλλά επειδή δείχνει ένα συνολικό δρόμο απ' όπου μπορούν να εξαχθούν σπουδαία συμπεράσματα. Παρ' όλα αυτά, δίνει βάσιμες υποσχέσεις ότι τα αυριανά ΑΓΩΝΙΣΤΙΚΑ αυτοκίνητα θα «απαλλαγούν» από τα θορυβώδη «μπολ- τζόιντς» των συνδέσμων τους και θα αποκτήσουν σάιλεντ - μπλοκς, όχι επειδή επιζητούν την άνεση (και την «ασάφεια»…) των αναρτήσεων των επιβατικών, αλλά για ακόμα ακριβέστερο έλεγχο των τροχών τους! Επιδιώκοντας να τα κάνει όλα, η M-L δεν διεκδικεί πρωτεία στο μέγεθος των διαδρομών τροχού και την άνεση που προσφέρει. Το «κόνσεπτ» όμως της M-L θα μπορούσε να αξιοποιηθεί από ένα κοινό αυτοκίνητο το οποίο δεν θα είχε μεν «παθητική τετραδιεύθυνση» αλλά θα είχε, για παράδειγμα, διπλά -ψαλίδια με - επιτέλους!… - μεγάλες διαδρομές. Ή, η ενσωματωμένη ιδέα DARS (παθητική τετραδιεύθυνση) να χρησιμοποιηθεί σε μια «κοινή» ανάρτηση - όπως ήδη άρχισε να γίνεται… - για να μην «παλαβώνουν» τα πισωκίνητα (κυρίως…) αυτοκίνητα, αν ο οδηγός τους πανικοβληθεί πάνω στη στροφή.
Το «θαύμα» όμως της M-L δεν βρίσκεται μόνο στη σύλληψη της ιδέας από τους ερευνητές. Δίνει και ένα μέτρο των ικανοτήτων των σύγχρονων υπερ- υπολογιστών. Χωρίς αυτούς, ένας ερευνητής που θα επιδίωκε να υπολογίσει μια Multi - Link, θα έκανε τόσο χρόνο για να τελειώσει που, τότε, τα αυτοκίνητα δεν θα είχαν πια τροχούς και αναρτήσεις αλλά θα κινούνταν στον αέρα, πάνω σε μαγνητικά πεδία. Αν δεν είχαν απαγορευτεί…