Advertisement

 

Tune it: Κατανομή Βάρους-Μεταφορά Βάρους

Tune it: Κατανομή Βάρους-Μεταφορά Βάρους

Για πολύ κόσμο παίζει ακόμα καλοκαίρι –μπάνια, μάσες, μάτι κι’ αμαρτίες- και αυτήν την εποχή κάνουν διακοπές οι χλιδάνεργοι και οι λοιποί φραγκάτοι, χωρίς τη μπλέμπα μέσα στα πόδια τους να γεμίζει τα νησιά. Μέσα σ’ όλο αυτό το σκηνικό, λοιπόν, είπα να βολτάρουμε πάλι στο θέμα των φρένων. Όχι όμως όσον αφορά τη σύνθεση ενός καλού συστήματος, αλλά όσον αφορά την ισορροπία -κάτι που πολλοί από μας έχουμε χάσει από καιρό… Πριν πολλά χρόνια -όπως λέμε, μια φορά κι’ έναν καιρό- κάποιοι μηχανικοί έκαναν την εξής δήλωση:

 Ανεξάρτητα από το πόσο τεράστια και πανάκριβα είναι τα φρένα σας, η μέγιστη επιβράδυνση εξαρτάται πάντα από την πρόσφυση του ελαστικού στο οδόστρωμα.

Αυτό είναι και το ζουμί του σημερινού μας άρθρου. Τα φρένα ΔΕΝ σταματάνε το αυτοκίνητό σας, τα λάστιχα κάνουν το μεγαλύτερο μέρος της δουλειάς. Έτσι, ενώ οι αλλαγές και βελτιώσεις σε διάφορα μέρη του συστήματος πέδησης μπορεί να επηρεάσουν ορισμένα χαρακτηριστικά της συμπεριφοράς του συστήματος, τα πιο μαλακά λάστιχα είναι τελικά η μόνο αλάνθαστη μέθοδος για να μειωθούν οι αποστάσεις φρεναρίσματος. Αλλά, ναι μεν τα ελαστικά σταματούν το εργαλείο, αλλά τα ακατάλληλα ή αρρύθμιστα φρένα μπορεί να προκαλέσουν χάος ακόμα και στις …καλύτερες οικογένειες!

 

Υπάρχει πάντα ένα «αλλά», δεν υπάρχει?

Προκειμένου να γίνει αντιληπτή η έννοια της σωστής ισορροπίας των φρένων, είναι συνήθως πιο απλό να αναλύσει κανείς τα χαρακτηριστικά του «κρατήματος» του αυτοκινήτου και στη συνέχεια να τα συσχετίσει με το σύστημα πέδησης. Για κάποιο άγνωστο λόγο, ο κόσμος φαίνεται να καταλαβαίνει καλύτερα θέματα που αφορούν το κράτημα, από θέματα που αφορούν την πέδηση. Όπως και να ’χει, θα προσπαθήσω να εξηγήσω την κατάσταση. Στην πράξη, όλοι ψάχνουμε τη συνταγή για το μαγικό κράτημα, που θα κάνει το αυτοκίνητό μας «τρένο» στις στροφές και με τελείως ουδέτερη συμπεριφορά, χωρίς υπερστροφή ή υποστροφή, στο δρόμο ή στην πίστα. Φυσικά, κανένα αυτοκίνητο δεν είναι ποτέ τέλειο και έχουμε τρόπους να μετράμε πόσο απέχει η συμπεριφορά του από το ιδανικό. Όταν το αυτοκίνητο μπαίνει στη στροφή και η μούρη θέλει να συνεχίσει προς τα έξω, έχουμε υποστροφή -το αυτοκίνητο δηλαδή στρίβει λιγότερο απ’ ό,τι θέλει ο οδηγός. Από την άλλη, αν φύγει το πίσω μέρος (για να μην πω ο …κώλος) και αρχίζει να κλείνει τη στροφή, έχουμε -την προσφιλή σε πολλούς- υπερστροφή, όπου το αυτοκίνητο στρίβει περισσότερο απ’ ό,τι θέλει ο οδηγός. Και στις δύο περιπτώσεις, όταν ένα άκρο του αυτοκινήτου χάνει την πρόσφυση και αρχίζει να σέρνεται, ο οδηγός έχει υπερβεί τη μέγιστη ταχύτητα για τη συγκεκριμένη στροφή υπό τις συγκεκριμένες συνθήκες. Και ναι, υπάρχουν ένα εκατομμύριο άλλοι παράγοντες στο παιχνίδι που παίζουν ρόλο στην κάθε περίπτωση, αλλά όσο περισσότερο μπορεί να κρατηθεί το κάθε άκρο χωρίς ολίσθηση τόσο πιο γρήγορα μπορείτε να ξεμπερδεύετε με τη στροφή. Βέβαια, όσο ανεβαίνει η ταχύτητα κάποιο από τα δύο άκρα θα φύγει πρώτο. Εδώ είναι και η αξία μίας καλής ανάρτησης που εξασφαλίζει ότι και τα δύο άκρα αρχίζουν να χάνουν πρόσφυση σχεδόν ταυτόχρονα και όσο το δυνατόν αργότερα με την άνοδο της ταχύτητας. Υπάρχει βέβαια και η προτίμηση στο ποιο μέρος να αρχίσει να γλιστράει πρώτο και αυτός είναι ένας από τους λόγους που δεν υπάρχει μία συγκεκριμένη τέλεια ρύθμιση της ανάρτησης.

 

Ναι, αλλά για φρένα δεν ξεκινήσαμε μάστορα σήμερα?

Εντάξει, τώρα που γίναμε όλοι μάγκες στις αναρτήσεις (καλόοοο!), ας δούμε πώς αυτές οι πληροφορίες μπορεί να βοηθήσουν να κατανοήσουμε το σύστημα πέδησης. Όπως οι «αναρτησάδες» ψάχνουν την καλύτερη ρύθμιση για τις στροφές, έτσι και οι «φρενάδες» -όχι …φρενοβλαβείς ρε!- ψάχνουν για τη μέγιστη επιβράδυνση. Η απόσταση ακινητοποίησης είναι τα πάντα και κάθε εκατοστό μετράει! Ειδικά στην πίστα -για τους …γλήγορους- αν κερδίζετε έστω και μισό μέτρο στο φρενάρισμα από τον αντίπαλό σας σε κάθε γύρο, ύστερα από 20-30 γύρους θα έχετε ρίξει 2-3 καρότσες διαφορά! Αυτά κάνει η προσοχή στη λεπτομέρεια! Καθώς η δύναμη πέδησης αυξάνεται συνεχώς, κάποιο άκρο του αυτοκινήτου πρέπει να χάσει πρώτο την πρόσφυση. Αν «λοκάρουν» πρώτα οι μπροστινοί τροχοί και καταστρέφουν τα λάστιχα, έχουμε βέβαια πρόβλημα, όπως πάλι έχουμε αν λοκάρουν οι πίσω τροχοί -και μάλιστα χειρότερο! Όπως και να ’χει και οι δύο αυτές ανεπιθύμητες καταστάσεις μειώνουν τη δυνατότητα επιβράδυνσης του αυτοκινήτου. Και στις δύο περιπτώσεις, ο οδηγός παλεύει με το αυτοκίνητο για να το κρατήσει στο οδόστρωμα, κάτι που στην πίστα κοστίζει ακριβά σε χρόνο! Το αυτοκίνητο, ωστόσο, με τέλεια ισορροπημένα φρένα, θα κερδίζει πάντα στο φρενάρισμα και χωρίς να τρομάζει τον οδηγό του. Με τη σωστή κατανομή της δύναμης πέδησης στους 4 τροχούς, πετυχαίνουμε τη μέγιστη επιβράδυνση και τη μικρότερη απόσταση ακινητοποίησης. Όπως και με το ουδέτερο κράτημα, το ισορροπημένο φρενάρισμα δίνει τα καλύτερα αποτελέσματα στο δρόμο και στην πίστα. Με όλα αυτά και με την άριστη ισορροπία στο σύστημα πέδησης, καταλήγουμε ότι τα λάστιχα είναι ο τελευταίος και πιο σημαντικός παράγοντας στην ιστορία. Αυτά τελικά σταματούν το αυτοκίνητο, αλλά ένα κακοσχεδιασμένο σύστημα θα μεγαλώσει αποδεδειγμένα τις αποστάσεις φρεναρίσματος, είτε έχετε slicks ή άχρηστα, πολυκαιρισμένα λάστιχα.

 

Για ποιο λόγο τότε είναι απαραίτητος ο κατανομέας?

Η μέγιστη δύναμη πέδησης που μπορεί να δημιουργήσει ένα συγκεκριμένο ελαστικό είναι θεωρητικά ίση με το συντελεστή της τριβής ελαστικού/δρόμου πολλαπλασιαζόμενου με το βάρος στο συγκεκριμένο άκρο του αυτοκινήτου. Για παράδειγμα, ένα ελαστικό που σηκώνει 300 κιλά του αυτοκινήτου με μέγιστο συντελεστή τριβής ελαστικού/δρόμου 0,8 (τυπικό νούμερο για λάστιχα δρόμου) θα μπορούσε θεωρητικά να δημιουργήσει 240 κιλά δύναμης πέδησης. Ένα αγωνιστικό λάστιχο από την άλλη, με συντελεστή 1.5, θα δημιουργούσε πέδηση 450 κιλών! Μεγαλύτερη δύναμη πέδησης σημαίνει μεγαλύτερη επιβράδυνση και βλέπουμε με απλούς αριθμούς τη βελτίωση με το αγωνιστικό λάστιχο.

Επειδή είμαστε και …γρήγοροι στην αντίληψη, μπορούμε να υποθέσουμε ότι προκειμένου να πετύχουμε το τέλειο φρενάρισμα πρέπει να γίνουν τα εξής:

1. Ζύγισμα στις τέσσερις γωνίες του αυτοκινήτου. (corner weighting).
2. Σχεδιασμός των εμπρός και πίσω φρένων, ώστε η παραγόμενη ροπή να ακολουθεί την κατανομή βάρους εμπρός/πίσω. 
Με άλλα λόγια, για ένα πισωκίνητο αυτοκίνητο με κατανομή βάρους 50/50 φαίνεται ότι τα εμπρός και πίσω φρένα θα πρέπει να δημιουργήσουν την ίδια ροπή κατά το φρενάρισμα. Με την ίδια λογική, ένα μπροστοκίνητο με κατανομή βάρους 60/40 θα χρειαστεί εμπρός φρένα με 50% μεγαλύτερη ροπή σε σύγκριση με πίσω, λόγω του μεγαλύτερου βάρους μπροστά. Αν ακολουθήσουμε βέβαια αυτή τη λογική, καήκαμε. Ο υπολογισμός για τα φρένα δεν είναι τόσο απλός όσο φαίνεται. Σχεδιάζοντας στατικά ένα σύστημα πέδησης με τους πιο πάνω όρους, παραμελούμε τον σημαντικότερο ίσως παράγοντα, την επίδραση της μεταφοράς βάρους κατά το φρενάρισμα.

 

Το φαινόμενο της μεταφοράς βάρους

Ας υποθέσουμε ότι έχουμε ένα αυτοκίνητο βάρους 1.140 κιλών με κατανομή βάρους 50-50. Με αυτήν την κατανομή, αν το βάλουμε σε ζυγαριές, θα δούμε 570 κιλά μπροστά και άλλα 570 κιλά πίσω, με το κέντρο βάρους να βρίσκεται ακριβώς στη μέση, ανάμεσα από τους δύο άξονες, όταν όμως το αυτοκίνητο είναι ακίνητο. Οι μόνες δυνάμεις που ενεργούν τότε είναι κάθετες προς το έδαφος. Τι γίνεται όμως όταν με το αυτοκίνητο σε κίνηση πατήσουμε φρένο? Κατά το φρενάρισμα, γίνεται μεταφορά βάρους προς τα εμπρός. Το εμπρός μέρος βυθίζεται, το πίσω ανυψώνεται και το κέντρο βάρους μεταφέρεται προς τα εμπρός. Επειδή η δύναμη της επιβράδυνσης εφαρμόζεται στο κέντρο βάρους, το οποίο βρίσκεται αρκετά ψηλότερα από το έδαφος, η μεταφορά βάρους στον εμπρός άξονα είναι ευθέως ανάλογη του βαθμού επιβράδυνσης. Η δύναμη της επιβράδυνσης ακολουθεί την περίφημη εξίσωση της μηχανικής: F = MxA, όπου F είναι η δύναμη που εφαρμόζεται στα σημεία επαφής δρόμου/ελαστικών, Μ είναι η μάζα του αυτοκινήτου και Α είναι η επιβράδυνση. Για να μην μπλέξουμε με νούμερα και τύπους, να πούμε ότι με επιβράδυνση 1g, έχουμε μεταφορά περίπου του μισού βάρους από τον πίσω άξονα μπροστά! Σ’ αυτήν δε την περίπτωση, με το αυτοκίνητο του παραδείγματος των 1.140 κιλών και σε φρενάρισμα 1g, στον εμπρός άξονα έχουμε περίπου 855 κιλά και στον πίσω 285. Έτσι, το καλοσχεδιασμένο σύστημα φρένων που είχε σαν βάση το 50/50, αποδεικνύεται …μούφα! Κι’ αυτό γιατί κατά το φρενάρισμα και με τη μεταφορά βάρους που είδαμε, θα κλειδώσουν οι πίσω τροχοί πολύ πριν επιβραδύνουν αποτελεσματικά οι εμπρός. Επομένως… Όπα, φτάνει για σήμερα γιατί τραβάει μακριά η βαλίτσα… Τα υπόλοιπα θα τα πούμε σ’ ένα μήνα, όταν θα ψάχνουμε δανεικά για ΕΝΦΙΑ και πετρέλαιο… Μέχρι τότε να περνάτε καλά, να τρώτε καλύτερα και… κάθε προσφορά για κέρασμα-κοψίδια, ευπρόσδεκτη -δεν είμαστε ψηλομύτες να σας παρεξηγήσουμε!

 

Αρθρογράφος