Welcome in Greece Welcome in Greece

 

ΑρχικήInitial ΠίσωBack

 200

Τετρακίνηση Τεχνολογία, συστήματα ! ......


Οι όροι που χρησιμοποιούν οι κατασκευαστές μερικές φορές μπερδεύουν, γι? αυτό και εξηγούμε αναλυτικά τι σημαίνουν:

    • Four Wheel Drive (4wd) - Μη μόνιμης τετρακίνησης (part-time) συστήματα. Για λόγους που θα σας εξηγήσουμε αργότερα στο παρόν άρθρο, τα συστήματα αυτά υπάρχουν για χρήση σε συνθήκες περιορισμένης πρόσφυσης όπως για παράδειγμα εκτός δρόμου ή σε πάγο και χιόνι. • Αll Wheel Drive (AWD) - Τα συστήματα αυτά συνήθως αποκαλούνται και μόνιμης τετρακίνησης (full-time). Είναι σχεδιασμένα για να λειτουργούν σε κάθε είδους έδαφος, εντός και εκτός δρόμου, και δεν παρέχουν τη δυνατότητα απεμπλοκής.

Τα δύο αυτά βασικά συστήματα μπορούν να συγκριθούν μόνο με τα ίδια κριτήρια. Το καλύτερο σύστημα είναι αυτό που στέλνει το ακριβές ποσοστό ροπής στον κάθε τροχό, το οποίο είναι το μέγιστο δυνατό, χωρίς όμως να το ξοδεύει κάνοντας τον τροχό να σπινάρει. Για να σας εξηγήσουμε αναλυτικά τις αρχές λειτουργίας των συστημάτων τετρακίνησης θα πρέπει πρώτα να κατανοήσετε το λόγο ύπαρξής τους και συγκεκριμένα θέματα που αφορούν στη ροπή, στην πρόσφυση και στο σπινάρισμα των τροχών.Ροπή - Πρόσφυση - Σπινάρισμα Στη Φυσική με τον όρο ροπή (torque) χαρακτηρίζεται το μέτρο της επίδρασης που ασκεί μία δύναμη κατά τη διάρκεια της περιστροφής ενός σώματος. Στα αυτοκίνητα, ροπή είναι η δύναμη στρέψης που παράγει ο κινητήρας. Η ροπή δηλαδή είναι αυτή που κινεί το όχημα. Τα διάφορα γρανάζια που βρίσκονται στο σασμάν, στο βοηθητικό κιβώτιο (όπου αυτό υπάρχει) και στα διαφορικά πολλαπλασιάζουν τη ροπή και την μοιράζουν στους τροχούς. Με πρώτη ταχύτητα στους τροχούς διανέμεται περισσότερη ροπή σε αυτούς από ό,τι σε μεγαλύτερες σχέσεις (ταχύτητες), καθώς η πρώτη είναι “κοντύτερη” για παράδειγμα από την πέμπτη.Ακόμα και αν έχουμε διαθέσιμα τεράστια ποσά ροπής, η πρόσφυση είναι αναγκαία για την κίνηση του οχήματος. Έτσι, το ποσό της ροπής που θα κινήσει το όχημά μας είναι ανάλογο με το ποσοστό πρόσφυσης με την επιφάνεια στην οποία κινείται το αυτοκίνητο. Στο παρόν άρθρο θα ορίσουμε με τον όρο πρόσφυση το μέγιστο ποσό της δύναμης που ο τροχός (ή οι τροχοί) μπορεί να ασκήσει έναντι του εδάφους ή τη δύναμη που το έδαφος ασκεί έναντι του τροχού (ή των τροχών), η οποία είναι ακριβώς η ίδια (βασικός παράγοντας της πρόσφυσης είναι η τριβή.) Έτσι, έχουμε δύο είδους “επαφές” μεταξύ τροχού και επιφάνειας κίνησης:

    • τη στατική επαφή, όπου ο τροχός και η επιφάνεια κίνησης (θα την ονομάσουμε έδαφος) δεν ολισθαίνουν μεταξύ τους και • τη δυναμική επαφή, όπου ο τροχός γλιστρά σε σχέση με το έδαφος.Τέλος, σπινάρισμα ονομάζουμε το γεγονός ο τροχός να γλιστρά σε τέτοιο ποσοστό που να είναι αδύνατη οποιαδήποτε κίνηση. Οι δυνάμεις που ασκούνται στην περίπτωση αυτή μπορεί να είναι είτε από την επίδραση της απότομης αλλαγής της ασκούμενης ροπής στον τροχό (επιτάχυνση ή επιβράδυνση) είτε όταν το όχημα διαγράφει κυκλική πορεία και λόγω της φυγοκέντρου δύναμης γλιστρά απομακρυνόμενο από τον άξονα περιστροφής του. Φυσικά, υπάρχει και η περίπτωση να ασκηθούν και οι δύο δυνάμεις ταυτόχρονα. Για παράδειγμα, εάν κατά τη διάρκεια μιας στροφής με ένα πισωκίνητο αυτοκίνητο δοκιμάσουμε να επιταχύνουμε απότομα, το όχημα θα υπερστρέψει. Μέσω της τετρακίνησης όμως, η αντίδραση του οχήματος θα είναι ελεγχόμενη.
Οι τέσσερις τροχοί θα μοιράσουν τις δύο δυνάμεις και η υπερστροφή θα περιοριστεί.

    Οι λόγοι για τους οποίους η τετρακίνηση είναι καλύτερη, είναι οι εξής:
    • Στο χιόνι, ένα δικίνητο όχημα προσπαθεί σε συνθήκες μειωμένης πρόσφυσης να έλξει ή να ωθήσει το αμάξωμα, ενώ το τετρακίνητο το πετυχαίνει και με τους δύο τρόπους. • Εκτός δρόμου, με την πιθανότητα κάποιος ή κάποιοι τροχοί να βρεθούν στον αέρα, οι άλλοι τροχοί θα δώσουν την απαραίτητη ροπή ώστε το όχημα να κινηθεί. • Σε ανηφόρες με περιορισμένη πρόσφυση, η μεγαλύτερη και καλύτερη επαφή που επιτυγχάνεται με την κίνηση και στους τέσσερις τροχούς, βοηθά το όχημα να αντεπεξέλθει καλύτερα. Τα μηχανικά μέρη ενός τετρακίνητου Τα βασικά μηχανικά μέρη ενός τετρακίνητου είναι τα δύο διαφορικά (εμπρός και πίσω) και το transfer. Σε κάποια άλλα υπάρχουν και βοηθητικό κιβώτιο (σε όσα έχουν κοντές σχέσεις), πλήμνες (χειροκίνητες ή αυτόματες) και άλλα μηχανικά ή ηλεκτρονικά συστήματα διαχείρισης της τετρακίνησης. Η πλειονότητα των μηχανικών αυτών μερών απαντάται στα part-time.

Διαφορικά

Ένα τετρακίνητο έχει οπωσδήποτε δύο διαφορικά (εμπρός και πίσω) που μοιράζουν τη ροπή στους τροχούς. Η λειτουργία των διαφορικών είναι να επιτρέπουν στους τροχούς να κινούνται με διαφορετικό ρυθμό περιστροφής. Αυτό είναι απαραίτητο για να μπορεί κατά τη διάρκεια μιας στροφής ο εξωτερικός τροχός να διανύει μεγαλύτερη απόσταση από τον εσωτερικό. Transfer Case

To transfer case, στα τετρακίνητα, είναι το μηχανικό τμήμα (μέρος) που ευθύνεται για τη διανομή της ροπής στους δύο άξονες όταν δεν υπάρχει κεντρικό διαφορικό. Όπως τα διαφορικά, έτσι και αυτό, στην περίπτωση που το όχημα στρίβει, επιτρέπει το διαφορετικό ρυθμό περιστροφής μεταξύ του εμπρός και του πίσω άξονα. Στην περίπτωση της στροφής, ο μπροστινός άξονας διανύει μεγαλύτερη απόσταση από ό,τι ο πίσω. Για να επιτευχθεί αυτό υπάρχουν συστήματα όπως το viscous coupling (πολύδισκος συνεκτικός συμπλέκτης), το κεντρικό διαφορικό και άλλα. Στα μη μόνιμης τετρακίνησης οχήματα, όταν κλειδώνει η τετρακίνηση, ο ρυθμός περιστροφής είναι ίδιος και στους δύο άξονες. Έτσι, αν το όχημα δεν έχει καλή πρόσφυση στη στροφή, οι τροχοί σπινάρουν. Για το λόγο αυτό σε εδάφη με καλή πρόσφυση καλό είναι να απεμπλέκουμε την τετρακίνηση, προκειμένου να αποφευχθούν με αυτόν τον τρόπο τόσο οι φθορές όσο και η αυξημένη κατανάλωση. Σε κάποιες περιπτώσεις, ορισμένα τετρακίνητα έχουν ένα επιπλέον κιβώτιο ταχυτήτων, το οποίο ονομάζεται βοηθητικό. Αυτό υπάρχει για να πολλαπλασιάζει τη ροπή έναντι της ταχύτητας. Για παράδειγμα, με τις κοντές σχέσεις επιλεγμένες και πρώτη ταχύτητα, η μέγιστη ταχύτητα του οχήματος δεν ξεπερνά τα 10 χλμ./ώρα, πολλαπλασιάζοντας όμως τη ροπή έτσι ώστε να κινείται πιο αργά αλλά και πιο ομαλά στα δύσκολα εδάφη και τις απότομες ανηφόρες.

Πλήμνες

Όλα τα αυτοκίνητα έχουν σε κάθε κινητήριο τροχό, πλήμνες. Τα τετρακίνητα δηλαδή έχουν τέσσερις πλήμνες. Στα μη μόνιμης τετρακίνησης οχήματα, οι πλήμνες τους έχουν την ιδιότητα να μπορούν να απεμπλακούν μηχανικά ή ηλεκτρονικά. Στη μηχανική απεμπλοκή που χρησιμοποιούνταν παλαιότερα, ο οδηγός κούμπωνε ή ξεκούμπωνε τις πλήμνες με το χέρι, ενώ στα πιο σύγχρονα μοντέλα αυτό επιτυγχάνεται αυτόματα. Όταν οι πλήμνες είναι ξεκλειδωμένες -μπροστινοί τροχοί, μιας και μόνο εκεί υπάρχουν οι απενεργοποιούμενες πλήμνες- αποσυνδέουν τους τροχούς από τα ημιαξόνια του μπροστινού διαφορικού, με αποτέλεσμα, εκτός των άλλων, την αποφυγή φθοράς από τη χρήση και την εξοικονόμηση καυσίμων. Οι πλήμνες είναι περιστροφικοί μηχανισμοί που βρίσκονται τοποθετημένοι στις άκρες των δύο αξόνων. Εξελιγμένα ηλεκτρονικά συστήματα Στα περισσότερα καινούργια τετρακίνητα, η τεχνολογία έχει αντικαταστήσει τα παλαιότερα μηχανικά συστήματα με ηλεκτρονικά, τα οποία και παίζουν βασικό ρόλο στην τετρακίνηση. Ένα τέτοιο σύστημα είναι και αυτό που λειτουργεί με τη βοήθεια του ABS, το οποίο είναι γνωστό και ως brake-traction control. Το εν λόγω σύστημα “διαβάζει” την απώλεια πρόσφυσης μέσω των αισθητήρων του ABS και ανάλογα φρενάρει τον/τους τροχούς που σπινάρουν, μεταφέροντας έτσι τη ροπή μέσω των διαφορικών στους τροχούς που έχουν πρόσφυση. Για παράδειγμα, αν σηκώσουμε έναν τροχό στον αέρα, το συγκεκριμένο σύστημα “αντιλαμβάνεται” -μέσω των αισθητήρων- ότι ο τροχός αυτός παίρνει περισσότερες στροφές από εκείνον που πατάει, τον φρενάρει και έτσι δίνει μεγαλύτερη ροπή στον απέναντι τροχό. Να αναφερθεί επίσης ότι σε άλλα συστήματα, ο έλεγχος της διανομής της ροπής επιτυγχάνεται μέσω ηλεκτρονικά ελεγχόμενων συμπλεκτών.

Βασικά συστήματα

Τα μη μόνιμα τετρακίνητα (part-time), τα επαγγελματικά (pick-up) και τα παλαιότερα SUV είναι βασικά πισωκίνητα. Το transfer είναι άμεσα συνδεδεμένο με τη μετάδοση και από εκεί η κίνηση (ροπή) μεταδίδεται μέσω αυτού στον πίσω άξονα, ενώ με την εμπλοκή της τετρακίνησης και στον εμπρός. Με το κλείδωμα των πλημνών, η κίνηση περνά και στους εμπρός τροχούς. Συνήθως, οι δύο άξονες διαθέτουν ανοιχτά διαφορικά. Παρόλο που αυτό το σύστημα εξακολουθεί να είναι καλύτερο από ό,τι το σύστημα δικίνησης, φέρει δύο σημαντικά μειονεκτήματα. Το πρώτο, το οποίο και ήδη αναλύσαμε, είναι η αδυναμία χρήσης του εντός δρόμου. Το δεύτερο είναι ότι από τη χρήση των ανοιχτών διαφορικών, αν ένας τροχός χάσει την επαφή (πρόσφυσή) του, όλη η ροπή πηγαίνει στον τροχό που βρίσκεται στον αέρα, με αποτέλεσμα το όχημα να μην μπορεί να κινηθεί. Ωστόσο, υπάρχουν τρόποι να βελτιώσουμε τα συγκεκριμένα συστήματα. Μία ενδεδειγμένη λύση είναι η αλλαγή του ανοιχτού διαφορικού, με την τοποθέτηση ενός LSD διαφορικού ή ενός μπλοκέ.

LSD (Limited Slip Differential) - Διαφορικό περιορισμένης ολίσθησης

Το πλέον διαδεδομένο είδος LSD είναι το τύπου συμπλέκτη. Αυτό έχει τα ίδια βασικά μέρη με ένα ανοιχτό διαφορικό, με μόνη διαφορά την προσθήκη ελατηρίων και ενός σετ από συμπλέκτες. Τα ελατήρια πιέζουν τα γρανάζια-δορυφόρους πάνω στα γρανάζια-πλανήτες. Όταν το όχημα κινείται σε ευθεία, τα ελατήρια κρατάνε τους δορυφόρους πάνω στους πλανήτες και έτσι γυρίζουν ταυτόχρονα και με τον ίδιο ρυθμό. Στη στροφή, ο τροχός που κινείται πιο αργά πιέζει τα ελατήρια των αντίστοιχων δορυφόρων του, με αποτέλεσμα αυτά να “χάνουν” κάποιες στροφές από τους πλανήτες και να γυρίζουν επίσης με πιο αργό ρυθμό. Δορυφόρους ονομάζουμε τα γρανάζια που πιάνουν στα ημιαξόνια των τροχών, ενώ πλανήτες τα γρανάζια που πιάνουν στον άξονα μετάδοσης. Ο συμπλέκτης επιχειρεί να αντιμετωπίσει τη συμπεριφορά των δορυφόρων να χάνουν στροφές, προσπαθώντας να επιτύχει τον ίδιο ρυθμό περιστροφής και στους δύο τροχούς. Η σκληρότητα των ελατηρίων, σε συνδυασμό με τη σύμπλεξη μέσω της τριβής του δίσκου, καθορίζει τη δυνατότητα διανομής της ροπής. Για παράδειγμα, ακόμα και όταν σηκώσουμε τον έναν τροχό στον αέρα, το περιορισμένης ολίσθησης διαφορικό εξακολουθεί να δίνει ένα ποσοστό ροπής στον άλλο τροχό, προκειμένου το όχημα να μπορεί να κινηθεί.

Viscous coupling - Συνεκτικός συμπλέκτης

Το σύστημα αυτό συναντάται κυρίως στα μόνιμα τετρακίνητα και χρησιμοποιείται για να μεταφέρει τη ροπή από τους εμπρός τροχούς όταν αυτοί έχουν απώλεια πρόσφυσης, στους πίσω. Ο συνεκτικός συμπλέκτης αποτελείται από δύο σετ δίσκων μέσα σε ένα σφραγισμένο χώρο, ο οποίος είναι γεμάτος παχύρρευστο υγρό, συνήθως σιλικόνη. Κάθε σετ δίσκων είναι συνδεδεμένο με το κάθε κεντρικό ημιαξόνιο. Υπό φυσιολογικές συνθήκες και τα δύο σετ περιστρέφονται με την ίδια ταχύτητα και η κίνηση μεταδίδεται ισόποσα και στα δύο διαφορικά. Όταν ένα από τα δύο σετ κινείται με διαφορετική ταχύτητα, η αδράνεια του υγρού αντιδρά, προσπαθώντας να κινήσει και το άλλο με την ίδια ταχύτητα. Με τον τρόπο αυτό, μεταφέρει περισσότερη ροπή στους πιο αργά περιστρεφόμενους τροχούς. Όσο μεγαλύτερη είναι η διαφορά του ρυθμού περιστροφής τόσο μεγαλύτερη είναι και η ροπή που μεταφέρει ο συνεκτικός συμπλέκτης.

Μπλοκέ και Torsen

Τα μπλοκέ διαφορικά αποτελούν την πλέον δυνατή επιλογή για σκληρή εκτός δρόμου χρήση. Τα μπλοκέ έχουν τα ίδια μηχανικά μέρη με ένα ανοιχτό διαφορικό, με διαφορά ότι φέρουν επιπλέον ένα μηχανικό, ηλεκτρικό, πνευματικό ή υδραυλικό μηχανισμό κλειδώματος. Το σύστημα ενεργοποιείται από τον οδηγό μέσω διακόπτη και μοιράζει ισόποσα τη ροπή και στους δύο τροχούς. Έτσι, ακόμα και στην περίπτωση που ο ένας τροχός βρίσκεται στον αέρα, ο άλλος παίρνει ακριβώς την ίδια ταχύτητα και το όχημα προχωρά. Το διαφορικό Torsen είναι ένα πλήρως μηχανικό σύστημα. Το Tor(que) Sen(nsing) λειτουργεί ως ανοιχτό διαφορικό όταν η ροπή και των δύο τροχών είναι ίση. Από τη στιγμή που υπάρχει απώλεια πρόσφυσης, η διαφορά ροπής “δένει” τα γρανάζια. Ο σχεδιασμός των γραναζιών καθορίζει το ποσοστό μεταφοράς της ροπής. Για παράδειγμα, ένα Torsen με σχεδιασμό ποσοστού ροπής 5:1, έχει δυνατότητα να δώσει την πενταπλάσια ροπή στον τροχό με τη μεγαλύτερη πρόσφυση. Τα διαφορικά αυτά χρησιμοποιούνται αρκετές φορές και για τη μετάδοση της κίνησης μεταξύ των εμπρός και των πίσω διαφορικών, όπως και το σύστημα με το συνεκτικό συμπλέκτη. Σε αυτή την εφαρμογή, το Torsen είναι καλύτερο από του συνεκτικού συμπλέκτη, απλά γιατί η μετάδοση της ροπής γίνεται σταθερά πριν οι τροχοί σπινάρουν. Παρόλα αυτά, αν ο ένας τροχός χάσει παντελώς τη ροπή του, π.χ. βρεθεί στον αέρα, το Torsen αδυνατεί να κινήσει τον άλλο τροχό, αφού ο πενταπλασιασμός της μηδενικής ροπής είναι και πάλι μηδέν. http://www.4x4mag.gr/_magazine/viewthema.asp?id_thema=36608 ΠΗΓΗ: http://www.4x4mag.gr

ΕΠΑΝΩ

© Giorgio Peppas