KNOW HOW: Ανάρτηση PART XX

Από τον απλό βραχίονα-σύνδεσμο στο ψαλίδι

Ξεκινήσαμε στην προηγούμενη συνέχειά μας ήδη πάνω στη κουβέντα για τα γόνατα ΜακΦέρσον εμμέσως να ξεχωρίζουμε μεταξύ ενός απλού συνδέσμου-βραχίονα ανάρτησης και ενός ψαλιδιού: είπαμε ότι ως κάτω βάση του, ένα γόνατο ΜακΦέρσον μπορεί είτε να έχει ένα ψαλίδι βάσης (μετέπειτα υλοποιήσεις) είτε δύο συνδέσμους-βραχίονες, έναν που κρατάει «κόντρα» τον τροχό στον εγκάρσιο άξονα και έναν στον διαμήκη άξονα, συνήθως διαγώνια ως προς τον διαμήκη άξονα του αυτοκινήτου (αρχικές υλοποιήσεις). Πάμε να τα δούμε άλλη μία πιο ενδελεχώς, γιατί θα μας χρειαστεί ακόμα περισσότερο να μπορούμε να διαχωρίσουμε μεταξύ «βραχίονα» και «ψαλιδιού».

Βραχίονας λοιπόν είναι ένα απλό …ραβδί, μία απλή μπάρα, δηλαδή ένα κομμάτι με δύο μόνο άκρα: το ένα άκρο εδράζεται στο γόνατο ή στο άκρο-μουαγιέ και κρατάει το σύστημα από τη μία πλευρά, ενώ το άλλο άκρο του βραχίονα είναι από την πλευρά του σασί-πλαισίου και μέσω ελαστικού συνδέσμου (σινεμπλόκ) κρατάει το σύστημα κόντρα από την άλλη πλευρά. Για να το πούμε και πιο …επιστημονικά ως προς την Μηχανική-Κινηματική (τρεις φορές την έδωσα για να την περάσω την άτιμη κάποτε), ο απλός βραχίονας ελέγχει τον τροχό με έναν βαθμό ελευθερίας, ο οποίος απλά το μόνο που μας δίνει είναι μία σταθερή απόσταση-ακτίνα του τροχού από το σασί, ίση με το μήκος του βραχίονα: το πόσο εμπρός-πίσω θα πηγαίνει ο τροχός ως προς το σασί δεν μπορεί να το ελέγξει ένας μόνο βραχίονας, μόνο το πόσο θα απέχουν μεταξύ τους μπορεί να μας τσεκάρει. Για να μπορέσουμε να κοντρολάρουμε και την επιπλέον κίνηση αυτή του εμπρός-πίσω, χρειαζόμαστε και δεύτερο σύνδεσμο-βραχίονα με διαφορετική έδραση στο σασί ως προς τον πρώτο, ώστε να μπορεί να κοντράρει και η ελεύθερη περιστροφική κίνηση που επιτρέπει ο πρώτος βραχίονας.

Εδώ είναι που μπαίνουν στο παιχνίδι γερά τα ψαλίδια, αφού σε ένα κομμάτι συνδυάζουν την δουλειά και των δύο προαναφερθέντων βραχιόνων-συνδέσμων: ένα ψαλίδι είναι ένα τριγωνικού σχήματος κομμάτι ανάρτησης, δηλαδή ένα κομμάτι με τρεις άκρες-εδράσεις-γωνίες. Το ένα άκρο από τα τρία παραμένει στον τροχό-άκρο, όπως και με τον απλό βραχίονα, όμως τα άλλα δύο άκρα -πακέτο με αρκετή απόσταση μεταξύ τους- εδράζονται στο σασί, κάτι που μας παρέχει έλεγχο-κόντρα σε δύο βαθμούς ελευθερίας, αποτρέποντας την κίνηση και στον εγκάρσιο και στον διαμήκη άξονα: με άλλα λόγια, το ψαλίδι είναι «με ένα σμπάρο δύο τρυγόνια» ή πιο μηχανολογικά «με ένα εξάρτημα κάνουμε τη δουλειά δύο συνδέσμων».

Κυρ Στέφανε κάν’ τα δύο τα ψαλίδια!

Η ανάρτηση διπλών ψαλιδιών τώρα …διπλασιάζει όσα μόλις είπαμε, χρησιμοποιώντας των έλεγχο των δύο βαθμών ελευθερίας όχι μόνο στο πάνω ή μόνο στο κάτω κομμάτι έδρασης του τροχού, αλλά και στα δύο, ένα για την κάτω σύνδεση και ένα για την πάνω σύνδεση. Συνολικά δηλαδή με την διάταξη διπλών ψαλιδιών, έχουμε δύο εδράσεις στο άκρο (μουαγιέ) του τροχού και τέσσερις στο σασί-πλαίσιο. Η ταυτόχρονη κίνηση του τροχού πάνω-κάτω τώρα ως προς το σασί ελέγχεται από τα αμορτισέρ-ελατήρια, είτε αυτά είναι τοποθετημένα κατευθείαν πάνω στα ψαλίδια είτε σε πιο Supercar ή αγωνιστικές εφαρμογές πάνω στο σασί σε «inboard suspension» αρχιτεκτονική. Σε αντίθεση με άλλες διατάξεις ανεξάρτητων ή μη αναρτήσεων, που είδαμε ως τώρα, τα διπλά ψαλίδια είναι η πρώτη διάταξη που βλέπουμε με πλήρη δυνατότητα ελέγχου από τους σχεδιαστές και τους μηχανικούς ολόκληρου του πακέτου γεωμετρίας της ανάρτησης, δηλαδή γωνίες κάμπερ-κάστερ, γωνία-όφσετ βασιλικού πείρου, ύψους κέντρου περιστροφής, σύγκλισης-απόκλισης κτλ.

Ιστορικά, τα διπλά ψαλίδια είδαν το φως της ημέρας την δεκαετία του ’30: η Citroen ξεκίνησε να τα χρησιμοποιεί το 1934 στα μοντέλα Rosalie και Traction Avant, ενώ οι Αμερικάνοι της Packard δεν άργησαν πολύ, με το One-Twenty να φοράει διπλά ψαλίδια ένα χρόνο μετά, διαφημίζοντάς τα μάλιστα όχι ως πλεονέκτημα στο κράτημα-συμπεριφορά, αλλά στην ασφάλεια του αυτοκίνητου. Πολύ ενδιαφέρον είναι ότι τα διπλά ψαλίδια εξελίχτηκαν εντελώς ανεξάρτητα χρονικά από τα γόνατα ΜακΦέρσον που είδαμε στο προηγούμενο τεύχος: προηγούνται χρονικά τα διπλά ψαλίδια και τα γόνατα ΜακΦέρσον, αφού όταν άρχισαν να χρησιμοποιούνται σε αυτοκίνητα (η αρχική ιδέα προερχόταν από το σύστημα προσγείωσης των αεροσκαφών), ο δρόμος που εξελίχτηκαν δεν είχε καμία επαφή τεχνικά με την εξέλιξη των διπλών ψαλιδιών.

Σε κάθε περίπτωση, παραδοσιακά στην αυτοκίνηση, τα ψαλίδια για λόγους που θα δούμε αναλυτικά θεωρούνται πολύ ανώτερη ως διάταξη ανάρτησης σε σχέση με τα γόνατα, τόσο ως προς τα δυναμικά χαρακτηριστικά όσο και ως προς τη δυνατότητα να φέρουν και να ελέγχουν μεγάλα φορτία ανάρτησης, εξού και η χρήση τους σε βαρβάτες-σπορ-ακριβές-γρήγορες κατασκευές, με το εύρος χρήσης τους ωστόσο ευτυχώς να μην είναι …ταξικό: τα συναντάμε από MX-5 μέχρι οικογενειακά τύπου Honda Accord κι από μονοθέσια Formula 1 μέχρι hypercars εκατομμυρίων. Πάμε τώρα να βουτήξουμε ακόμα πιο βαθιά…

Πώς δουλεύει το ψαλίδωμα

Τα διπλά ψαλίδια εκτός από «ψαλίδια» ονομάζονται και «διπλοί βραχίονες σχήματος Α» (double A-arms) λόγω του χαρακτηριστικού σχήματος «Α» με τις τρεις γωνίες και την εγκάρσια τραβέρσα τους, αν και στην πράξη ένα ψαλίδι εκτός από σχήμα “Α” μπορεί να έχει σχήμα “L” ή ακόμα και να είναι σκέτη μπάρα-βραχίονας, αλλά με «παρακλάδι-διχάλα» στο ένα άκρο του. Κατά κανόνα, το πάνω ψαλίδι είναι κοντύτερο του κάτω ώστε να μπορεί να επιτευχθεί αρνητική (δηλαδή επιθυμητή) γωνία κάμπερ «εκ προοιμίου» χωρίς καν την ανάγκη επιπλέον ρυθμιστικών διατάξεων: αυτή η διάταξη λέγεται “SLA - Short Long Arms”, ούσα υποκατηγορία των διπλών ψαλιδιών.

Σε μία διάταξη SLA, το πάνω -και πιο κοντό- ψαλίδι είναι κατά κανόνα σχήματος A, ενώ το κάτω και πιο μακρύ μπορεί να είναι σχήματος Α ή L. SLA αναρτήσεις γουστάρουν πολύ οι κατασκευαστές ψιλο-σπορ μεγάλων και μεσαίων οικογενειακών, κατά τα άλλα σεντάν για την εμπρός ανάρτησή τους, όταν θέλουν να «πουλήσουν» ότι δεν έχουν τα κλασικά γόνατα ΜακΦέρσον που έχει ο ανταγωνισμός: η Peugeot, η Citroen και η Mazda είναι κλασικοί χρήστες SLA διπλών ψαλιδιών εμπρός στα σεντάν τους τύπου 407/C5 και Mazda 6 αντίστοιχα. 

Μειονεκτήματα έχουν τα SLA ψαλίδια..; Ναι, φυσικά, και γι’ αυτό άλλωστε και δεν προτιμώνται από τις πραγματικά «αγωνιάρικες» εφαρμογές: γενικώς έχουν πιο έντονο bump steer σε σχέση με τα ισομήκη πάνω-κάτω ψαλίδια, ενώ ανάλογα με το πού βρίσκεται το ball-joint του πάνω ψαλιδιού (εντός ή εκτός του εσωτερικού της ζάντας), επηρεάζεται αναλόγως τόσο η γεωμετρία του βασιλικού πείρου κατά την περιστροφή του τροχού όσο και το μέγιστο φάρδος των ελαστικών-ζάντας που μπορούν να τοποθετηθούν σε δεδομένο θόλο-ψαλίδια. Βέβαια να μην ξεχνάμε, ό,τι κάνουμε με το μήκος των ψαλιδιών στα SLA ψαλίδια είναι για να ξεγελάσουμε την Μηχανική που κανονικά είναι αδυσώπητη: σε μία στροφή με σοβαρή φόρτιση και μεταφορά φορτίου, ο εξωτερικός τροχός που τρώει όλο το ζόρι του φορτίου κερδίζει αρνητική γωνία κάμπερ (αυξάνεται η αρνητική γωνία/μειώνεται η θετική), ενώ ο εσωτερικός που την περνάει χαλαρουίτα τη φάση, «χάνει» ακόμα περισσότερο, μειώνοντας την αρνητική γωνία ή αυξάνοντας ακόμα περαιτέρω την θετική γωνία.

Όπως είπαμε, σε κάθε περίπτωση ανάμεσα στα δύο άκρα των ψαλιδιών από την πλευρά του τροχού παρεμβάλλεται το άκρο-μουαγιέ. Αυτό σε παλαιότερες διατάξεις αποτελούνταν από βασιλικό πείρο (τον πραγματικό, όχι τον υποθετικό που μετράμε απλά την εικονική γωνία του στη γεωμετρία της ανάρτησης, όπως θα δούμε αργότερα στη σειρά μας) για τον έλεγχο της οριζόντιας ακτινικής κίνησης, σε συνδυασμό με σινεμπλόκ για έλεγχο στην κατακόρυφη κίνηση. Σε πιο μοντέρνες διατάξεις συναντάμε μπαλάκια/ball-joints σε κάθε άκρο, τα οποία επιτρέπουν κίνηση και στις δύο κατευθύνσεις, ενώ ταυτόχρονα αυτά λαμβάνουν και το φορτίο από το σύστημα διεύθυνσης μέσω του εκάστοτε μοχλικού που έχει επιλεγεί να συνδέεται ως προέκταση με το άκρο-μουαγιέ. Ομοίως από την πλευρά έδρασης στο σασί του αυτοκινήτου και για έλεγχο των δυνάμεων επιτάχυνσης-επιβράδυνσης κατά τον διαμήκη άξονα, το κάθε ψαλίδι απαιτεί δύο σινεμπλόκ (βλ. καλύτερη άνεση-απορρόφηση κραδασμών) ή ball joints (βλ. καλύτερη ακρίβεια στον έλεγχο-καλύτερο feedback στον οδηγό).

Ως προς το σχήμα των ψαλιδιών, στα περισσότερα επιβατικά προτιμάται αυτό του “L”, καθώς μπορεί να προσφέρει καλό συμβιβασμό μεταξύ άνεσης και κρατήματος: το σινεμπλόκ του ψαλιδιού στο σασί που είναι σε ευθεία με τον τροχό (δηλαδή αυτό της γωνίας του “L”) το επιλέγουμε πιο σκληρό ώστε να μειώσουμε τον τζόγο από τις δυνάμεις που έρχονται από τον τροχό, ενώ το άλλο σινεμπλόκ του ψαλιδιού στο σασί (αυτό στην άκρη της μικρής πλευράς του «L») μπορούμε να το έχουμε σχετικά μαλακό, ώστε να επιτρέπει κάποιο «τζόγο» στη διάταξη κατά τον διαμήκη άξονα. Στην πίσω ανάρτηση συχνά χρησιμοποιούνται ζεύγη και στις δύο πλευρές του κάθε ψαλιδιού, με το ζεύγος του τροχού να είναι πιο κοντά μεταξύ τους από ό,τι στο σασί, με αποτέλεσμα όταν κάποιος βλέπει τη διάταξη από πάνω, αυτή να προσομοιάζει περισσότερο σε σχήμα «Η» που η μία πλευρά του κλείνει περισσότερο από την άλλη, παρά σε «Α» σχήμα. Αυτός ο διαχωρισμός δίνει την εντύπωση ότι έχουμε διάταξη τεσσάρων ξεχωριστών συνδέσμων (δύο πάνω και δύο κάτω) αντί για ένα πάνω και ένα κάτω ψαλίδι, αλλά η πραγματική διάταξη πολλαπλών συνδέσμων είναι άλλη ιστορία και αλλουνού παπά ευαγγέλιο που θα δούμε πιο κάτω.

Να σημειώσουμε επίσης ότι οι εδράσεις/σινεμπλόκ των διπλών ψαλιδιών στο σασί ως προς τον νοητό άξονα που τις ενώνει δεν χρειάζεται να είναι παράλληλες με τον διαμήκη άξονα του αυτοκινήτου, κάθε άλλο: ίσα ίσα που αν η μία είναι πιο έξω από την άλλη, τότε αυτό συνεπάγεται και επιπλέον anti-dive/anti-squat χαρακτηριστικά στη γεωμετρία της ανάρτησης, δηλαδή τα ψαλίδια κοντράρουν με τις βάσεις τους τη μεταφορά φορτίου στον διαμήκη άξονα κατά το φρενάρισμα και την απότομη επιτάχυνση αντίστοιχα.

Αναφέραμε πριν πεταχτά ότι τα αμορτισέρ και τα ελατήρια μπορεί σε ειδικές αγωνιστικές ή Supercar κατασκευές να μην είναι καν στα ψαλίδια αλλά στο πλαίσιο στις «in-board» διατάξεις. Για να το πετύχουμε αυτό το άκρο διαθέτει μοχλικό τύπου καμπάνας, ώστε να μπορούν να μεταφερθούν οι δυνάμεις από τον τροχό στα αμορτισέρ και ελατήρια στο σασί: η μεταφορά μεταξύ τροχού και αμορτισέρ γίνεται με τις αντίστοιχες μεταλλικές ή ανθρακονημάτινες ράβδους, που όταν η γεωμετρία της ανάρτησης τις συμπιέζει για να φορτιστεί το αμορτισέρ-ελατήριο ονομάζονται «push rods (ωστήρια)» και από εκεί παίρνει και το άλλο όνομά της μια τέτοια ανάρτηση («push rod» ανάρτηση). Υπάρχει και το αντίστροφο, οι «pull rod» in-board αναρτήσεις που είναι παρόμοια διάταξη, αλλά κατά τη συμπίεση αμορτισέρ-ελατηρίου το μοχλικό είναι έτσι σχεδιασμένο ώστε να τραβάει τη ράβδο αντί να την συμπιέζει: το αν θα προκύψει Pull ή Push διάταξη εξαρτάται από το αν στον τροχό η καμπάνα εδράζεται στο κάτω μέρος του άκρου ή στο πάνω.

Προς διευκρίνιση των αστικών μύθων που κυκλοφορούν για τις βαρβάτες αυτές αναρτήσεις που το αμορτισέρ-ελατήριο είναι εντός του σασί, η συνολική μάζα της ανάρτησης αυξάνεται, δεν μειώνεται (αφού προσθέτουμε το βάρος καμπάνας και ράβδων που κανονικά δεν χρειάζονται), όμως η αύξηση αυτή αντισταθμίζεται πλήρως από μείωση στην μη φερόμενη μάζα της ανάρτησης, που σε τέτοιες κατασκευές μάς ενδιαφέρει ακόμα περισσότερο από την συνολική της μάζα. Επιπρόσθετο πλεονέκτημα αυτών των βαρβάτων αναρτήσεων είναι και ότι με το αμορτισέρ και το ελατήριο εκτός θόλου επιτρέπεται στους σχεδιαστές και καλύτερη αεροδυναμική απόδοση τόσο ως προς την οπισθέλκουσα του coilover αυτού καθαυτού όσο και ως προς τον σχεδιασμό σε σχήμα σταγόνας του κομματιού των ψαλιδιών που έρχονται σε επαφή με το ρεύμα του αέρα.

Τελικά είναι καλύτερα παντού ή απλά κάπου..;

Αν είσαι σχεδιαστής αναρτήσεων για εφαρμογές που απαιτούν έμφαση στην ιδανική γεωμετρία, τότε τα διπλά ψαλίδια είναι παράδεισος σε σχέση με ό,τι είδαμε ως τώρα στη σειρά μας τους προηγούμενους μήνες. Η επίλυση κινηματικών εξισώσεων της όλης διάταξης όταν απλά παίζουμε-μετακινούμε μία από τις εδράσεις της διάταξης είναι σχετικά εύκολη, κάτι που έκτος από γρήγορες αλλαγές στο στήσιμο κατά την εξαγωγή-θεώρηση διαφορετικών δυνητικών setup, προσδίδει και επιπλέον δυνατότητα σχεδιασμού ελαφρύτερων και βέλτιστων σε διαστάσεις εξαρτημάτων, αφού τα φορτία που παίρνει κάθε κομμάτι του ψαλιδιού είναι σχετικά σαφή. Από πλευράς γεωμετρίας, το βασικό πλεονέκτημα σε σχέση με ένα γόνατο ΜακΦέρσον έχει να κάνει με την αλλαγή της γωνίας κάμπερ σε μεγάλες συμπιέσεις κοντά στο τέλος της διαδρομής της ανάρτησης: στα διπλά ψαλίδια, η αρνητική γωνία κάμπερ του φορτισμένου (εξωτερικού) τροχού γίνεται όλο και …αρνητικότερη όσο η ανάρτηση συμπιέζεται, ενώ σε ένα γόνατο ΜακΦέρσον αυτό συμβαίνει κατά κανόνα μόνο για λίγο στην αρχή της συμπίεσης, αλλά όσο αυτή προχωράει η διάταξη περνάει σε θετική κάμπερ.

Φυσικά για να μην έχουν όλα τα αυτοκίνητα διπλά ψαλίδια, υπάρχει και κάποιο αρνητικό μπουγιουρντί στο όλο θέμα: είναι αναρτήσεις πιο πολύπλοκες σε κατασκευή και λειτουργία, απαιτούν περισσότερο χώρο και ειδική χωροταξία σε σχέση με ένα γόνατο, ενώ φυσικά είναι και ακριβότερες συνολικά. Αυτό το τελευταίο δεν έχει να κάνει μόνο με το αρχικό κόστος παραγωγής, αλλά και με τη συντήρηση, αφού, λόγω μεγαλύτερου αριθμού εξαρτημάτων, απαιτούν να λυθούν περισσότερα εξαρτήματα για να αλλάξει π.χ. ένα αμορτισέρ. Επίσης κόντρα σε ό,τι πολλοί πιστεύουν, τα διπλά ψαλίδια είναι βαρύτερα από ένα γόνατο ΜακΦέρσον, ακόμα και με την Elle στη γράμμωση πριν από σημαντικές πασαρέλες, απλά όλα τα άλλα δυναμικά πλεονεκτήματα αντισταθμίζουν και με το παραπάνω τη μικρή διαφορά σε βάρος.

Τελικά τα διπλά ψαλίδια λοιπόν είναι μεν η ακριβότερη, αλλά από την άλλη και η πιο πολύπλοκη (και άρα και ρυθμίσιμη) διάταξη ή υπάρχουν ακόμα καλύτερες (ή …χειρότερες, ανάλογα πώς το βλέπει ο λογιστής) διατάξεις...; Η απάντηση είναι ότι το χρυσό μετάλλιο σε πολλές παραμέτρους πηγαίνει όντως αλλού, που δεν είναι άλλος από την ανάρτηση…

 

…πολλαπλών συνδέσμων!

H ανάρτηση πολλαπλών συνδέσμων είναι η ανάρτηση που έχει …πολλαπλούς συνδέσμους αλλά τι σημαίνει «πολλαπλούς» ακριβώς..; Υπάρχουν δύο θεωρήσεις εδώ: η μία έχει να κάνει με το γεγονός ότι η ανάρτηση αυτή έχει τουλάχιστον ένα διαμήκη βραχίονα-σύνδεσμο, κάτι που υπονοεί ότι αυτός συνδέεται μέσω επιπλέον συνδέσμου για να κλείσει η επικοινωνία σασί-τροχού και άρα μιλάμε για τουλάχιστον μία ενδιάμεση άρθρωση στην ανάρτησή μας. Η άλλη θεώρηση έχει να κάνει με τον συνολικό αριθμό συνδέσμων στην ανάρτηση: αν αυτός είναι από τρία και πάνω (4 ή 5 κατά βάση), τότε μιλάμε για ανάρτηση πολλαπλών συνδέσμων.

Φυσικά καθένας από τους διάφορους συνδέσμους μιας τέτοιας ανάρτησης δεν χρειάζεται να είναι ίδιος με τους υπόλοιπους, μπορεί ο καθένας να είναι ξεχωριστός, ενώ από πλευράς γωνιών της όλης γεωμετρίας, μπορεί κάλλιστα να συναντάμε πολύ περίεργες, ακόμα και ανορθόδοξες γωνίες σε κάποιους συνδέσμους: αυτό συμβαίνει γιατί δεν πρέπει να κοιτάμε σε μία τέτοια ανάρτηση ποτέ τον κάθε σύνδεσμο ξεχωριστά, αλλά ως σύνολο-μηχανισμό. Αυτό, όπως πολύ καλά ξέρουμε όσοι έχουμε κοπανήσει πίσω ανάρτηση Lancer Evolution, ισχύει και όταν έχουμε να κάνουμε με αντικατάσταση-επισκευή συνδέσμων τέτοιας ανάρτησης: ανάλογα με το πώς (και όχι μόνο με το πόσο) λαβώσαμε το εργαλείο, διαφέρει και το κοστολόγιο…

Η διάταξη πολλαπλών συνδέσμων πρωτοπαρουσιάστηκε στα τέλη της δεκαετίας του ’60, δηλαδή σχετικά πολύ πολύ πρόσφατα σε σχέση με ό,τι έχουμε δει ως τώρα ιστορικά στη σειρά μας: η τρομερή και για άλλα πράγματα (Wankel!!) Mercedes-Benz C111 ήταν η πρώτη εφαρμογή παγκοσμίως, ενώ σε επίπεδο ευρείας παραγωγής, οι Mercedes που χαρακτήρισαν την περίοδο διακυβέρνησης των προηγούμενων Παπανδρέου και Μητσοτάκη, δηλαδή οι W201 και W124, είναι αυτές που λάνσαραν πρώτες στην ιστορία ανάρτηση με πολλαπλούς συνδέσμους. Κατά κανόνα, όπως και στα διπλά ψαλίδια, κάθε σύνδεσμος φέρει και ένα ball joint/σφαιρική άρθρωση ή ένα σινεμπλόκ σε κάθε άκρο του, ενώ ο κάθε σύνδεσμος υπό κανονικές συνθήκες φόρτισης (δηλαδή εκτός στουκών και λοιπόν βασανιστηρίων…) φέρει μόνο γραμμικά φορτία, δηλαδή μόνο φορτία εφελκυσμού και θλίψης-συμπίεσης: δεν έχει σχεδιαστεί κανένας σύνδεσμος σε μία τέτοια ανάρτηση να παίρνει πάνω του και φορτία καμπτικά ή ακόμα και στρεπτικά, τουλάχιστον όχι πριν βρούμε στο δέντρο ή το πεζοδρόμιο.

Εξαίρεση στον κανόνα «μόνο σύνδεσμοι» είναι κάποιες υβριδικές διατάξεις αναρτήσεων που περιέχουν και πολλαπλούς συνδέσμους και κάτι άλλο από αυτά που είδαμε ή θα δούμε, δηλαδή π.χ. επιπλέον υστερούντα βραχίονα, ψαλίδι ή ακόμα και άκαμπτο άξονα σε κάποιες πολύ ... φετιχιστικές διατάξεις. Όταν έχουμε να κάνουμε με διάταξη πολλαπλών συνδέσμων στον εμπρός άξονα, τότε κατά κανόνα ένας από τους εγκάρσιους άξονες της τυπικής διάταξης, όπως την συναντάμε σε έναν πίσω άξονα, αντικαθίσταται από το ακρόμπαρο-ημίμπαρο όπου ήδη έχει τον ρόλο της σύνδεσης της κρεμαγιέρας με το άκρο-μουαγιέ.

Η διάταξη πολλαπλών

Η ανάρτηση πολλαπλών συνδέσμων είναι από αυτές που καλύτερα να τις βλέπεις σε σχήμα για να τις κατανοήσεις, παρά να τις περιγράφεις με λόγια, οπότε θα βάλω τα δυνατά μου αλλά για καλό και για κακό δείτε και καμιά φωτογραφία ρε παιδάκι μου: για να κατανοηθεί πλήρως η λειτουργία της, σε κάθε περίπτωση πρέπει να αναλυθεί το κάθε εξάρτημα και στα τρία επίπεδα αναφοράς/διαστάσεις του χώρου, δηλαδή πρακτικά κοιτώντας την ανάρτηση από πάνω, από εμπρός/πίσω κι από το πλάι…

Ξεκινώντας να κοιτάμε μία τέτοια διάταξη από πάνω, λοιπόν, οι σύνδεσμοι της πρέπει να μπορούν να ελέγχουν τόσο την σύγκλιση-απόκλιση και τις γωνίες περιστροφής του τροχού από το σύστημα διεύθυνσης (στον εμπρός άξονα), όσο και τον τζόγο της όλης ανάρτησης στον εγκάρσιο άξονα, δηλαδή την ακριβή απόσταση του τροχού από το σασί. Όλα αυτά μαζί μας επιβάλλουν την ύπαρξη τουλάχιστον δύο συνδέσμων και μάλιστα με αρκετή απόσταση μεταξύ τους ως προς της έδρασή τους στο διαμήκη άξονα του αυτοκινήτου. Κοιτώντας την ανάρτηση αυτή τώρα από εμπρός ή από πίσω (εδώ το εμπρός και το πίσω παιδιά πραγματικά δεν κάνουν μεγάλη διαφορά), οι σύνδεσμοί μας πρέπει να μπορούν να ελέγχουν την γωνία κάμπερ και πιο συγκεκριμένα τον τρόπο με τον οποίο η γωνία κάμπερ αλλάζει, καθώς ο τροχός ανεβοκατεβαίνει κατά την έκταση και συμπίεσή του στο θόλο.

Τέλος, κοιτώντας τους πολλαπλούς συνδέσμους από το πλάι, οι σύνδεσμοί μας υποχρεούνται να μπορούν να μεταφέρουν φορτία πρόσφυσης κατά την επιτάχυνση και φορτία φρεναρίσματος κατά την επιβράδυνση, κάτι που επιφέρει την ανάγκη ύπαρξης τουλάχιστον ενός διαμήκους συνδέσμου στη διάταξη. Από αυτήν την σκοπιά θέασης (από το πλάι), μπαίνει στο παιχνίδι και η γωνία κάστερ, δηλαδή ο έλεγχος της γωνίας που αφορά τον άξονα περιστροφής του τροχού κατά το στρίψιμο του τιμονιού. Εδώ στο παιχνίδι όσον αφορά τις δυνάμεις από τα φρένα δεν έχουμε να κάνουμε μόνο με τις συνολικές δυνάμεις αδράνειας κατά την επιβράδυνση (τις οποίες θα είχαμε ακόμα και σε επιβράδυνση που δεν οφείλεται στα φρένα, π.χ. αν σκάσει στη μούρη κόντρα τυφώνας ή τα γνωστά δέντρα-κολώνες), αλλά και με τις δυνάμεις καθαυτές του συστήματος πέδησης, δηλαδή τις ροπές που βάζει στην εξίσωση η δαγκάνα μας όταν δαγκώνει τον δίσκο: εδώ είτε χρειαζόμαστε να εισάγουμε στην διάταξη και δεύτερο διαμήκη άξονα είτε να πακτώσουμε τον έναν και μοναδικό μας διαμήκη άξονα στο άκρο-μουαγιέ.

Ανάρτηση πολλαπλών πλεονεκτημάτων και μειονεκτημάτων

Πολλαπλοί σύνδεσμοι σημαίνουν και πολλά καλά, αλλά και πολλά δεινά. Κατ’ αρχήν, ξεκινώντας πάλι από αυτόν που θα σχεδιάσει την ανάρτησή μας, η διάταξη πολλαπλών συνδέσμων του λύνει τα χέρια ακόμα περισσότερο κι από τα διπλά ψαλίδια: μπορούμε με αυτή τη διάταξη να πετύχουμε ταυτόχρονα χαρακτηριστικά και καλού κοντρόλ της ανάρτησης και άνεσης, δηλαδή ταυτόχρονα στιβαρή-σταθερή γεωμετρία σκληραίνοντας τα επιμέρους εξαρτήματα εκεί που μπορούμε, αλλά χωρίς να είναι «μπετόν αρμέ» η όλη διάταξη από σινεμπλόκ και αμορτισέρ-ελατήρια. Κινηματικά σε σχέση με τα διπλά ψαλίδια, το καλό με τους πολλαπλούς συνδέσμους είναι πως αλλάζοντας μία παράμετρο, π.χ. αλλάζοντας το σημείο έδρασης ενός συνδέσμου ή την σκληρότητα ενός σινεμπλόκ, δεν επηρεάζονται οι υπόλοιπες παράμετροι: αυτό έρχεται σε αντίθεση με τα διπλά ψαλίδια, όπου κινηματικά αλλαγή σε μία παράμετρο θα έχει επιρροή σε τουλάχιστον άλλη μία στην όλη διάταξη.

Τα πλεονεκτήματα επεκτείνονται ακόμα και σε έναν κόσμο που σύντομα, όπως θα δείτε, έχει επηρεάσει και το αγαπημένο σας περιοδικό: στην οδήγηση εκτός δρόμου. Μια ανάρτηση πολλαπλών συνδέσμων επιτρέπει στο όχημα να συμπιέζει την ανάρτηση περισσότερο κι από ποικίλες πλευρές, δηλαδή να προσαρμοστεί στις διαφορετικές γωνίες της οδήγησης εκτός δρόμου. Τα οχήματα που διαθέτουν πολλαπλούς συνδέσμους είναι ιδανικά για δοκιμασίες εκτός ασφάλτου! Από την άλλη πλευρά της πλάστιγγας βέβαια η ανάρτηση πολλαπλών συνδέσμων είναι σούπερ δαπανηρή και πολύπλοκη και μόνο και μόνο για την αρχική μοντελοποίησή της σε 3D πακέτα software απαιτεί ΣΟΒΑΡΗ υπολογιστική ισχύ σε ανάλυση τύπου FEA: αυτός είναι και ο λόγος που άργησε τόσο να αναπτυχθεί σε αυτοκίνητα παραγωγής.

Τέλος, σας είπα ότι δεν πρέπει να την κοπανήσετε σε πεζοδρόμια ή δεν σας το είπα..;;;