TUNE-IT: ΚΕΦΑΛΑΙΟ 25

Κύματα, κλωβοί και γλώσσες…

Το διαφορικό αυτό αποτελείται, όπως βλέπετε, από δυο βασικές κυματοειδείς επιφάνειες, ανάμεσα από τις οποίες υπάρχει ένας κλωβός, στην περιφέρεια του οποίου ολισθαίνουν ελεύθερα συνήθως οκτώ γλώσσες, που για λόγους ομοιότητας ονομάζονται και chicklets, δηλαδή τσίχλες. Τα κυματοειδή στρογγυλά κομμάτια με τα έκκεντρα έχουν και από ένα πολύσφηνο για κάθε ημιαξόνιο. Ο κλωβός είναι μέρος του κελύφους και άρα ένα σώμα με την κορόνα. Σε ευθύγραμμη ομαλή κίνηση -χωρίς, δηλαδή ταρζανιές- οι δυο έκκεντροι (κυματοειδείς) κύλινδροι περιστρέφονται ισοταχώς, οπότε οι γλώσσες σφηνώνουν ανάμεσά τους και είναι σαν να έχουμε ένα συμπαγή άξονα που ενώνει τις δυο ρόδες. Σε στροφή με χαμηλή ταχύτητα, οι γλώσσες ολισθαίνουν/παλινδρομούν στις φωλιές τους, επιτρέποντας σχετική ανισοταχή κίνηση των μέσα/έξω κυλίνδρων, οπότε έχουμε κανονική διαφορική λειτουργία σαν να είναι ανοιχτό διαφορικό (διαβάσατε το προηγούμενο τεύχος?). Όταν, όμως, ανέβουν τα γκάζια και ετοιμάζεται να σπινάρει ένας τροχός παρασύροντας, βέβαια, με το ημιαξόνιο και το αντίστοιχο έκκεντρό του, οι γλώσσες αρχίζουν να «φρακάρουν» ανάμεσα από τα δυο έκκεντρα, αποτρέποντας το σπινάρισμα. Στην πραγματικότητα, οι γλώσσες παλινδρομούν στις φωλιές τους αφήνοντας κάποια ολίσθηση, της οποίας το ποσοστό εξαρτάται από το σχέδιο και τον αριθμό των έκκεντρων, αλλά μέσα σε κάπως στενό πλαίσιο. Το καλύτερο δυνατόν είναι 3:1 (75% μπλοκέ), όταν όμως ο μηχανισμός είναι καινούργιος.   
Ως σύλληψη, το διαφορικό αυτό είναι άριστο και έχει πλεονεκτήματα, όπως μικρό βάρος και ροπή αδρανείας. Μπλοκάρει προοδευτικά και είναι εύκολο στην οδήγηση. Είναι σημαντικό το ότι δεν προκαλεί αστάθεια και υποστροφή στην έξοδο της στροφής ή στο άφημα του γκαζιού και «κλειδώνει» ομαλά όταν πρέπει. Λόγω αυτών των θετικών χαρακτηριστικών, μπήκε και σε αρκετά μονοθέσια της F1. Πρέπει, όμως, να υπάρχουν και αρνητικά και ένα από αυτά είναι ότι το ποσοστό εμπλοκής δεν ξεπερνά το 75%. Δεν είναι όμως αυτό το χειρότερο. Το διαφορικό αυτό έχει… τάσεις αυτοκαταστροφής, που οφείλονται στη φθορά των λειτουργικών επιφανειών. Αν και όλα τα εξαρτήματα έχουν υποστεί την απαραίτητη επιφανειακή σκλήρυνση, η φθορά αυξάνεται με γεωμετρικό σχεδόν βαθμό και μαζί το σπινάρισμα. Η ζωή του μπορεί να παραταθεί ελαφρώς με χρήση ειδικών πρόσθετων με Διθειούχο Μολυβδαίνιο (MOS2). Και πάλι όμως, το λιπαντικό φυγοκεντρίζεται προς το εξωτερικό μέρος, οπότε η συχνή αποσυναρμολόγηση για να αντικατασταθούν τα έκκεντρα και οι γλώσσες είναι αναπόφευκτη. Η μείωση της αποτελεσματικότητας είναι σταδιακή και ο μέσος οδηγός μάλλον θα αντιληφθεί το πρόβλημα από τη φαινομενικά ανεξήγητη άνοδο των χρόνων στην πίστα. Η κατασκευή/επισκευή των εξαρτημάτων είναι αρκετά ακριβή, γι’ αυτό και δεν υπάρχουν πολλά τέτοια διαφορικά πλέον.

Το «δισκάτο» μπλοκέ

Το δισκάτο μπλοκέ δεν είναι τίποτε περισσότερο από ένα ανοιχτό διαφορικό με ροδέλες/δίσκους τριβής που παρεμβάλλονται και ενώνουν τα ημιαξόνια με το κέλυφος/κορόνα. Τα πρώτα δείγματα αυτού του τύπου είχαν κάκιστη συμπεριφορά, διότι «κλείδωναν» απότομα στα ζόρια, παρουσίαζαν μεγάλη φθορά στα εσωτερικά τους εξαρτήματα και διοχέτευαν το μεγαλύτερο μέρος της ροπής στον τροχό με τη μεγαλύτερη ολίσθηση. Από τότε όμως εξελίχθηκε, όπως γίνεται πάντα, η τεχνολογία και βελτιώθηκε πολύ το σχέδιο, αποκτώντας «ευγενέστερα» χαρακτηριστικά εμπλοκής και σχετική μακροζωία. Οι ροδέλες τριβής αυξήθηκαν σε αριθμό με αποτέλεσμα να μειωθεί δραστικά η φθορά τους, αφού πλέον πολλαπλασιάστηκε η συνολική επιφάνεια τριβής -οπότε και η συνολική φόρτιση ανά τετραγωνικό εκατοστό μειώθηκε με την ίδια αναλογία. Αν και οι Γερμανοί εξέλιξαν πρώτοι το δισκάτο διαφορικό, αυτοί που το τελειοποίησαν είναι οι Ιάπωνες. Στην Ευρώπη, τα καλύτερα δισκάτα κατασκευάζουν η Xtrac και η Hewland. Η γνωστή μας ZF, όμως, έχει κατασκευάσει τα περισσότερα κομμάτια σε αυτοκίνητα παραγωγής.

Πώς λειτουργεί?
Η ροπή από το βολάν/κεντρικό άξονα μεταδίδεται στο πηνίο και από εκεί στην κορόνα που είναι βιδωμένη στο κέλυφος του διαφορικού. Στο εσωτερικό του κελύφους, βρίσκονται δυο «ημικελύφη» που περιέχουν δορυφόρους και πλανήτες στους οποίους κομπλάρουν και τα ημιαξόνια, ένα σε κάθε πλευρά. Προσέξτε τώρα: οι δορυφόροι είναι περασμένοι και κινούνται σε δυο στιβαρά αξονάκια, τα οποία στις άκρες τους στηρίζονται σε ειδικές εγκοπές που υπάρχουν στα ημικελύφη -θα μιλήσουμε πιο κάτω γι’ αυτές. Στην εξωτερική του μεριά, το κάθε ημικέλυφος έχει μια σειρά όπου εναλλάσσονται ροδέλες τριβής και λείες. Άλλα έχουν μία ροδέλα τριβής σε κάθε πλευρά, δηλαδή συνολικά τέσσερις επιφάνειες τριβής -όπως π.χ. είχαν στάνταρ από τη ZF πολλά Alfa Romeo από το ’70 μέχρι και το ’93- άλλα έχουν τρεις σε κάθε πλευρά (12 επιφάνειες τριβής, όπως τα Xtrac) και φτάνουμε μέχρι και… επτά ροδέλες τριβής σε κάθε πλευρά, δηλαδή συνολικά 28 επιφάνειες τριβής, όπως τα περίφημα και πολύ δοκιμασμένα OSGiken… Japan, μεγάλε! Γιατί παίζει ρόλο πόσες ροδέλες έχει? Όπως είπαμε πιο πάνω, όσο πιο πολλές είναι τόσο περισσότερος χρόνος θα μεσολαβήσει μέχρι να ξαναχρειαστούν ρύθμιση της προφόρτισης -η στατική πίεση που έχουν οι ροδέλες μεταξύ τους και που ρυθμίζει ο γνώστης μηχανικός στο αρχικό μοντάρισμα του διαφορικού ή κατά την επισκευή του. Λέω γνώστης και όχι επιστήμονας, γιατί έχω δει τέτοιο «επιστημονικό έργο» με τις ροδέλες να έχουν μπει και να έχουν λιώσει η μια μέσα στην άλλη από το σφίξιμο και ο «επιστήμονας» να λέει ότι «έτσι πρέπει να σφίγγουν τα μπλοκέ για να δουλεύουν σωστά»… Αθάνατη Ελλαδάρα με τις πατέντες σου….. 3, 4

Πάμε, λοιπόν, στις περίεργες εγκοπές που κρατούν τα αξονάκια των δορυφόρων. Γίνεται καλύτερα αντιληπτή η λειτουργία τους παρατηρώντας τα σχήματα του OSGiken. Μόλις εφαρμοστεί ροπή στο διαφορικό, τα γρανάζια πιέζουν τους δορυφόρους να περιστραφούν και η πίεση αυτή υποχρεώνει τα αξονάκια να κινηθούν στις ειδικές εγκοπές. Από το σχήμα που έχουν οι εγκοπές, αντιλαμβανόμαστε ότι οποιαδήποτε κίνηση επιχειρούν τα αξονάκια έχει ως αποτέλεσμα να σπρώξουν τα ημικελύφη να απομακρυνθούν το ένα από το άλλο. Ακριβώς εδώ είναι και το ζουμί της ιστορίας στα δισκάτα μπλοκέ: με την κίνηση προς τα έξω που πραγματοποιούν τα ημικελύφη, συμπιέζουν τις ροδέλες αυξάνοντας πολύ την τριβή μεταξύ τους, οπότε επιτυγχάνεται και η σύζευξη των δυο κινητήριων τροχών (μπλοκέ). Όσο μεγαλύτερη είναι η ροπή τόσο μεγαλύτερη και η δύναμη απομάκρυνσης στα ημικελύφη. Η δύναμη που εφαρμόζεται είναι συνάρτηση της γωνίας που έχουν οι εγκοπές. Και επειδή εξαρτάται από τη ροπή του μοτέρ, εφαρμόζεται ομαλά και προοδευτικά. 

Το ποσοστό εμπλοκής εξαρτάται από τέσσερις βασικούς παράγοντες: ο πρώτος είναι η ροπή που εφαρμόζεται. Ο δεύτερος είναι πόσες ροδέλες τριβής παίζουν στο σύστημα. Ο αριθμός τους (συνολικά) κυμαίνεται από δύο έως 14, ανάλογα με τον τύπο και, όπως αντιλαμβάνεστε, το ποσοστό εμπλοκής αυξάνεται ανάλογα με τον αριθμό τους. Τρίτος παράγοντας είναι το υλικό τριβής/τραχύτητα των δίσκων, τέταρτος και φαρμακερός είναι η γωνία των εγκοπών στα ημικελύφη. Η γωνία αυτή ορίζει πόση από την εφαρμοζόμενη ροπή του κινητήρα διοχετεύεται στους δίσκους τριβής. Παρατηρείστε το σχήμα που αναφέρεται στις γωνίες. Η πιο μικρή γωνία (30^ο στο σχήμα) σπρώχνει με τη μεγαλύτερη δύναμη τα ημικελύφη, πιέζοντας έτσι περισσότερο τους δίσκους σε κάθε μεριά και η γωνία των 90^ο εφαρμόζει τη μικρότερη πίεση. Λογικά, εφόσον θέλουμε το λιγότερο δυνατό μπλοκάρισμα κατά την επιβράδυνση/φρενάρισμα, χρησιμοποιούμε μεγάλη γωνία στην πλευρά της εγκοπής που έπεται κατά τη φορά κίνησης από την πλευρά που προηγείται -προσέξτε αυτήν τη λεπτομέρεια. Ετσι μπορεί να δείτε και γωνίες 80^ο-85^ο στο σημείο αυτό. Αντίθετα, στην πλευρά της εγκοπής που προηγείται κατά την περιστροφή, βλέπουμε γωνίες 30^ο-45^ο. Σε πίστα με γρήγορες στροφές και όταν υπάρχει αρκετό downforce, το 60/30 είναι καλή επιλογή -60^ο πίσω και 30^ο μπροστά. Τα αυτοκίνητα παραγωγής που έχουν μπλοκέ συνήθως έχουν 45/45. Μεταβάλλοντας, λοιπόν, τους παράγοντες που είδαμε, μπορεί να αλλάξει το ποσοστό εμπλοκής από τελείως ανοιχτό διαφορικό (0% ποσοστό) ως και… τσιμέντο (100% ποσοστό), αλλά καλό είναι να ξέρετε ότι τα ψηλά ποσοστά επιφέρουν μαζί και κακή υποστροφή στο άφημα του γκαζιού και στις στροφές! 

Εν κατακλείδι

Για να επιστρέψουμε και να επιχειρήσουμε να ξυπνήσουμε λίγο τον Ελληνάρα που σφίγγει κάργα τα μπλοκέ, να ξέρετε ότι η πίεση που εφαρμόζουν τα ημικελύφη στις ροδέλες μπορεί να μετρηθεί σε τόνους κατά τη λειτουργία, ανάλογα με τη γωνία που έχουν οι ράμπες, οπότε τα 80-150Nm που σφίγγει ο «επιστήμονας» είναι αστεία σε αναλογία, έτσι κι αλλιώς! Ανάλογα με το πόσα είναι τα δισκάκια τριβής, 20-40Nm (με βαλβολίνη) είναι αρκετή προφόρτιση. Αν βάλετε περισσότερο, το μόνο που θα καταφέρετε είναι να καταστρέψετε πολύ γρήγορα τα δισκάκια. Ολοκληρώνοντας το κεφάλαιο «δισκάτα μπλοκέ», τα δυνατά τους σημεία είναι η διαθεσιμότητα και διάχυση στην αγορά, η ευκολία ρύθμισης, η σχετικά μικρή μάζα και ροπή αδρανείας. Η δυνατότητα επιλογής γωνιών και αριθμού δίσκων μας επιτρέπει να τα προσαρμόσουμε εύκολα σε διαφορετικές πίστες (ναι αμέ, συνέχεια αυτό κάνουμε!) αρκεί να μην ξεχνάμε ότι πάντα θα υπάρχει κάποια υποστροφή στην είσοδο της στροφής και όπως πάντα, μόνο με δοκιμές θα βρούμε την καλύτερη -ίσως όχι πάντα ιδανική- ρύθμιση.

Βέβαια, ίσως καταλάβατε ότι αυτά που είπαμε μέχρι τώρα έχουν μεγαλύτερη εφαρμογή σε πισωκίνητα εργαλεία… Για να μη μείνετε και οι μπροστοκούνες με το παράπονο, στο επόμενο τεύχος θα πιάσουμε Quaife και Torsen, μαζί με άλλα περίεργα -για τους περισσότερους- μπλοκέ. Άντε τώρα για κανένα μπάνιο που κολλήσατε με το POWER! Η παραλία σφύζει από μπλοκαδούρες, μπροστοκούνες, πισωκούνες… Κάντε παιχνίδι! Πες και συ κάτι, ρε Φονσέ. Μόνο ομπρέλα και… κολλύριο χρειάζεται!