Vasilis
31-01-10, 17:54
Κάθε σύστημα ανάρτησης αποτελείται από ένα σύνολο μηχανικών αρθρώσεων και συναρμογών, που συνεργάζονται με ελατήρια και αμορτισέρ και λειτουργούν για να ελέγξουν την κατακόρυφη ταλάντωση των τροχών και τη συνεπαγόμενη αυξομείωση της απόστασής τους από το (αναρτημένο) κυρίως σώμα του αυτοκινήτουhttps://i760.photobucket.com/albums/xx248/bmw330vasilis/3_big.jpg
Η λειτουργία των αναρτήσεων αφορά αφενός την άνεση, δηλαδή τη μείωση των ταλαντώσεων που φτάνουν στο αμάξωμα και στην καμπίνα των επιβατών, και αφετέρου την οδηγησιμότητα του αυτοκινήτου. Η καθΆ ύψος ταλάντωση του κάθε τροχού (και του άξονά του) και η διακύμανση της πίεσης που ασκεί στην άσφαλτο, έχουν ως αποτέλεσμα την αντίστοιχη διακύμανση της ικανότητας πρόσφυσης αυτού του τροχού, δηλαδή της ικανότητάς του να μεταφέρει ροπές για επιτάχυνση, επιβράδυνση ή αλλαγή διεύθυνσης του αυτοκινήτου.
Εκτός όμως από την επενέργεια της ανάρτησης σε κάθε τροχό χωριστά, η λειτουργία της σχετίζεται και με τη συνολική «κινητικότητα» του αυτοκινήτου. Κατά την επιτάχυνση, κάθε αυτοκίνητο τείνει να περιστραφεί γύρω από έναν εγκάρσιο άξονα, καθώς τα ελατήρια των μπροστινών αναρτήσεων ανοίγουν, ενώ τα πίσω συμπιέζονται. Κατά την επιβράδυνση συμβαίνει το αντίθετο, το αυτοκίνητο «μπρουμυτίζει». Η διαγραφή μιας καμπύλης, από την άλλη, προκαλεί ρολάρισμα προς το εξωτερικό της στροφής και τείνει να συμπιέσει τις αναρτήσεις της μιας πλευράς περισσότερο από της άλλης.
Ο σχεδιαστής κάθε συστήματος αναρτήσεων, εκτός από την απλή σύνδεση των τροχών με το αυτοκίνητο, έχει τρεις βασικές επιδιώξεις: πρώτον, να διατηρηθούν οι τροχοί όσο πιο κατακόρυφοι γίνεται, άσχετα με τις κινήσεις του αυτοκινήτου. Δεύτερον, να μπορούν να κινούνται πάνω κάτω και να καταπίνουν λακκούβες και σαμαράκια και τρίτον, να τα κάνουν όλα αυτά με τέτοιο τρόπο ώστε να βελτιώνουν τη σταθερότητα και την οδηγησιμότητα του αυτοκινήτου.
Το ιδανικό σύστημα ανάρτησης θα έπρεπε να είναι σε θέση να κρατά το αμάξωμα τέλεια οριζόντιο και σε σταθερή απόσταση από το έδαφος, ανεξάρτητα από το ανεβοκατέβασμα των τροχών. Κάτι τέτοιο βέβαια, δεν το έχουμε πετύχει ακόμα, αλλά φαίνεται ότι τα συστήματα ανεξάρτητης ανάρτησης εξελίσσονται προς τη σωστή κατεύθυνση, αντίθετα από τους άκαμπτους άξονες που έχουν σχεδόν ολοκληρωτικά εκτοπιστεί.
Η παραμόρφωση του ελατηρίου
Το κεντρικό εξάρτημα κάθε συστήματος ανάρτησης είναι το ελατήριο, ένα σώμα που καθώς συμπιέζεται και αλλάζει σχήμα, αποθηκεύει μέσα του ένα ποσό μηχανικής ενέργειας και το απελευθερώνει αμέσως μόλις επανέλθει στο αρχικό του σχήμα.
Το ελατήριο, δηλαδή, έχει ελαστικότητα. Κάθε ελατήριο διαθέτει έναν συγκεκριμένο συντελεστή ελαστικότητας (μπορούμε να τον λέμε και συντελεστή σκληρότητας), δηλαδή έναν αριθμό ο οποίος περιγράφει το λόγο της δύναμης που παραμορφώνει το ελατήριο, προς το μέγεθος της παραμόρφωσης που προκαλείται.
Ο συντελεστής ελαστικότητας του κάθε ελατηρίου προέρχεται από ένα σύνολο δεδομένων όπως είναι ο συντελεστής ελαστικότητας του υλικού από το οποίο είναι κατασκευασμένο, αλλά και από τον τρόπο και το είδος της παραμόρφωσης που του γίνεται, πάντα βέβαια σε σχέση με την επιλεγμένη διατομή του υλικού στην περιοχή της παραμόρφωσης.
ΣΆ ένα ελαστικό σώμα μπορεί να γίνουν πολλά είδη παραμόρφωσης: καμπτική, στρεπτική, πιεστική, ελκτική και διατμητική. Στις αναρτήσεις των αυτοκινήτων έχουν χρησιμοποιηθεί όλα τα είδη ελαστικής παραμόρφωσης στα υλικά των ελατηρίων.
Επί τη ευκαιρία πρέπει να πούμε ότι το κάθε ελαστικό υλικό, σε κάποιο από τα είδη παραμόρφωσης που μπορεί να δεχτεί, παρουσιάζει διαφορετική ικανότητα ενεργειακής αποθήκευσης: αλλού είναι καλύτερο κι αλλού χειρότερο. Έτσι, ένα από τα σοβαρότερα θέματα στο σχεδιασμό των ελατηρίων είναι η βελτίωση της ικανότητάς τους να αποθηκεύουν όσο γίνεται μεγαλύτερο ποσόν ενέργειας στον μικρότερο δυνατό όγκο, βάρος και, φυσικά, κόστος.
(Για παράδειγμα, η αποθήκευση κινητικής ενέργειας από τη συμπίεση ενός αερίου είναι πολύ μεγάλη, αλλά όπως θα δούμε, δεν συμφέρει πάντοτε, λόγω του ότι απαιτούνται πολύπλοκα και ακριβά μέσα διαχείρισής της, προκειμένου να εφαρμοστεί σε αναρτήσεις αυτοκινήτου. Βέβαια, ό,τι πληρώνεις παίρνεις...)
Με αυτά που διαβάζετε, ελπίζω να μορφώνεστε και να μην παραμορφώνεστε, και συγνώμη δηλαδή, αλλά νομίζω ότι το «Αυτοκίνητο από το Α ώς το Ω» οφείλει να ρίξει λίγο φως σε όλες τις περιοχές του επιστημονικού και σχεδιαστικού μόχθου που δημιούργησε αυτοκίνητα τόσο καλά όσο αυτά που οδηγούμε σήμερα.
https://i760.photobucket.com/albums/xx248/bmw330vasilis/04_big.jpg
Σκληρά και μαλακά ελατήρια
Κάθε ελατήριο έχει τη δική του «ιδιοσυχνότητα», δηλαδή έναν δικό του «ρυθμό» κατά τον οποίο προτιμά να απελευθερώνει την ενέργεια και να ξαναβρίσκει το αρχικό του σχήμα. Ο ρυθμός αυτός είναι συνάρτηση του συντελεστή σκληρότητας και του φορτίου που το πιέζει. Ένα σκληρό ελατήριο επιστρέφει στο αρχικό του σχήμα πιο γρήγορα από ένα μαλακό, αν το βάρος που τα πίεσε είναι το ίδιο.
Κατά τον ίδιο τρόπο, ένα πιο βαριά πιεσμένο ελατήριο επιστρέφει στο αρχικό του σχήμα με μεγαλύτερη ταχύτητα από ένα ελαφρά πιεσμένο, αν ο συντελεστής σκληρότητάς τους είναι ο ίδιος. Δηλαδή, όταν φορτώνουμε ένα αυτοκίνητο, η συχνότητα ταλάντωσής του αυξάνεται, ειδικά η συχνότητα των πίσω ελατηρίων, εφόσον αυτά είναι που πρέπει να τα βγάλουν πέρα με το επιπλέον φόρτωμα.
Ο σχεδιαστής του σασί μπορεί να επιλέξει από μια μεγαλούτσικη ποικιλία διαφορετικών τύπων ελατηρίων που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για τις αναρτήσεις. Κάθε του επιλογή μπορεί να έχει πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα, αλλά κύριος γνώμονας για την απόφασή του παραμένει ο συντελεστής σκληρότητας (μετά έρχονται η χωροταξική εφαρμοσιμότητα, η αξιοπιστία, η ανάγκη συντήρησης, το κόστος κ.ά.)
Ένα ελατήριο με χαμηλό συντελεστή σκληρότητας, δηλαδή ένα μαλακό ελατήριο, θα επιτρέψει στον τροχό να περάσει πιο εύκολα από ένα σαμαράκι, αλλά θα προσδώσει στο ελατήριο μια χαμηλή ιδιοσυχνότητα, η οποία, σε δρόμο ανώμαλο, δεν θα επιτρέπει στον τροχό να κατεβαίνει γρήγορα και να παρακολουθεί όλο τον οδικό κυματισμό. Ο τροχός θα αργεί να «επιστρέψει» και θα πατάει κυρίως στις κορυφές της κυματοειδούς επιφάνειας του δρόμου. Τότε λέμε ότι η ανάρτηση έχει «πακεταριστεί», δηλαδή έχει πάψει να λειτουργεί.
Για να αποφευχθεί το «πακετάρισμα» και ο τερματισμός της ανάρτησης πάνω στα λαστιχένια στόπερ, οι αναρτήσεις με μαλακά ελατήρια πρέπει να έχουν μεγάλη διαδρομή βύθισης του τροχού, αλλά κάτι τέτοιο προϋποθέτει και την ύπαρξη μεγάλων θόλων στα φτερά, πράγμα που μειώνει το χώρο μέσα στην καμπίνα και δίνει ύψος στο αυτοκίνητο, φαινόμενο όχι και τόσο επιθυμητό αν δεν πρόκειται για αυτοκίνητο «εκτός δρόμου».
Ελαστικά στόπερ χρησιμοποιούνται και για την αποφυγή του μεταλλικού χτυπήματος σε περίπτωση μέγιστης έκτασης των αναρτήσεων, πράγμα που συμβαίνει όταν ένα άλμα ολόκληρου του αυτοκινήτου αναγκάζει τους τροχούς να χάνουν για λίγο την επαφή τους με το έδαφος. Ευτυχώς όμως αυτό δεν συμβαίνει και πολύ συχνά.
Από την άλλη μεριά, ένα υπέρσκληρο ελατήριο μπορεί να έχει μια αρκετά ενοχλητική «κρουστική» αντίδραση στις ανωμαλίες του δρόμου, εφόσον ένα μέρος από τη μηχανική ενέργεια συμπίεσής του θα μπορεί να περνάει στην καμπίνα των επιβατών. Η υψηλή ιδιοσυχνότητά του μπορεί να γίνει αρκετά ενοχλητική και να προκαλέσει εκνευρισμό, εφόσον αρκετά μέρη του ανθρώπινου σώματος μπορεί να συντονιστούν με τις ταλαντώσεις μιας τέτοιας ανάρτησης. (Την έχετε ακούσει τη φράση «Μου έφυγαν τα σφραγίσματα»;)
Για τη σωστή επιλογή των ελατηρίων μιας ανάρτησης πρέπει να γίνουν συμβιβασμοί ανάμεσα στην ακρίβεια και την άνεση, αλλά ευτυχώς υπάρχουν και κάποιες τεχνικές που βοηθάνε, όπως η δυνατότητα επιλογής ενός ελατηρίου του οποίου ο συντελεστής σκληρότητας δεν είναι σταθερός, αλλά αυξάνεται καθώς το ελατήριο συμπιέζεται.
https://i760.photobucket.com/albums/xx248/bmw330vasilis/05_big.jpg
Η διαφορά φάσης
Όταν ένα αυτοκίνητο περάσει με δεδομένη ταχύτητα πάνω από ένα δεδομένο σαμαράκι του δρόμου, μεταδίδεται στο ελατήριο της ανάρτησης ένα δεδομένο φορτίο μΆ έναν δεδομένο ρυθμό. Αν ο ρυθμός του φορτίου αυτού συμπέσει με το ρυθμό, δηλαδή την ιδιοσυχνότητα ταλάντωσης του ελατηρίου, το εύρος της ταλάντωσης μεγαλώνει και το ελατήριο βυθίζεται πιο πολύ.
Αν σΆ ένα αυτοκίνητο τα ελατήρια των μπροστά και των πίσω αναρτήσεων είχαν την ίδια ιδιοσυχνότητα, οι ταλαντώσεις θα συντονίζονταν και το αυτοκίνητο θα κουνιόταν σαν κακοσχεδιασμένη βάρκα (γιατί ακόμα και οι βάρκες πρέπει να έχουν διαφορετική ιδιοσυχνότητα βύθισης του εμπρός και του πίσω μέρους τους).
Για την αποφυγή αυτού, οι κατασκευαστές τοποθετούν στα αυτοκίνητά τους εμπρός και πίσω ελατήρια με ιδιοσυχνότητες έτσι επιλεγμένες ώστε όχι μόνο να μην υπάρχει συντονισμός, αλλά να γίνεται και αλληλοαπόσβεση των ταλαντώσεων.
Λάστιχα, ελατήρια και αμορτισέρ
Δύο ακόμη στοιχεία που συνδέονται με τη σχεδιαστική επιλογή του ελατηρίου μιας ανάρτησης είναι αφενός τα λάστιχα του αυτοκινήτου και αφετέρου η ύπαρξη και η (συχνά υπερτιμημένη) συμβολή των αμορτισέρ στη λειτουργία του. Τα λάστιχα των τροχών λειτουργούν σαν πολύ σκληρά ελατήρια και οι ιδιότητές τους (συντελεστής σκληρότητας και ιδιοσυχνότητα ταλάντωσης) υπεισέρχονται στη συνολική «ελατηριακή» λειτουργία, οπότε ο σχεδιαστής του συστήματος πρέπει πάντα να τις λαμβάνει σοβαρά υπόψη.
Όσο για τα αμορτισέρ, θα πρέπει να πούμε ότι παρά τις έντονες φήμες που κυκλοφορούν, επηρεάζουν ελάχιστα τον βασικό συντελεστή σκληρότητας του ελατηρίου. Ακόμα και το πιο σκληρό αμορτισέρ δεν μπορεί να τον μεταβάλει πάνω από 10%.
Η ημιελλειπτική καρόσουστα
Ο πιο κοινός τύπος ελατηρίου ανάρτησης, από τα πρώτα χρόνια της αυτοκίνησης, είναι το πλατύ ημιελλειπτικό ελατήριο, ή καλύτερα η δέσμη ελατηρίων από πλατιά φύλλα σκληρού ατσαλιού. Τα ατσάλινα φύλλα που αποτελούν την καρόσουστα (ελπίζω να καταλαβαίνετε γιατί ονομάζεται έτσι) έχουν στη μέση μικρό μήκος και μεγαλώνουν σιγά σιγά όσο προστίθενται περισσότερα. Το σύνολό τους συμπεριφέρεται σαν ένα ενιαίο δοκάρι, στη μέση χοντρό και στις άκρες λεπτό, αλλά με ελαστικότητα μεγαλύτερη απΆ όση θα είχε αν ήταν ένα ενιαίο, συμπαγές κομμάτι.
Οι καρόσουστες, εκτός από τη δουλειά του ελατηρίου, παίζουν και το ρόλο του ψαλιδιού, δηλαδή αποτελούν και το βραχίονα έδρασης του άξονα των τροχών, χωρίς να χρειάζεται άλλο εξάρτημα. Στην περίπτωση δε που τοποθετηθούν εγκάρσια, μπορούν να στηρίξουν τους τροχούς σΆ ένα σύστημα ανεξάρτητης ανάρτησης. Επιπλέον, η εσωτερική τριβή που δημιουργείται ανάμεσα στα ατσάλινα φύλλα όταν αυτά κάμπτονται, μετατρέπει την κινητική ενέργεια σε θερμότητα και αποσβένει τις ταλαντώσεις, γιΆ αυτό και πολλά από τα πρώτα αυτοκίνητα δεν χρησιμοποιούσαν καθόλου επιπρόσθετα αμορτισέρ.
Οι καρόσουστες καταλαμβάνουν μεν αρκετό χώρο αλλά διαμοιράζουν καλύτερα τα φορτία στο σασί και συνήθως είναι πιο φθηνές. Λέμε «συνήθως», γιατί καθώς οι απαιτήσεις μας γίνονται όλο και περισσότερες με τα χρόνια, ο σχεδιασμός και η κατασκευή τους άρχισε να απαιτεί μια όλο και πιο εξειδικευμένη τεχνογνωσία, που ανεβάζει το κόστος.
Τελικά, ο ερχομός και η εδραίωση της ανεξάρτητης ανάρτησης και η ανάγκη για καλύτερη χωροταξική διευθέτηση, σε συνδυασμό με την ενοποίηση του παραδοσιακού σασί με το αμάξωμα, οδήγησαν στην εξάλειψη των ημιελλειπτικών ελατηρίων και στην κυριαρχία των σπειροειδών και εν μέρει των στρεπτικών δοκών (για επιβατικά αυτοκίνητα λέμε!)
https://i760.photobucket.com/albums/xx248/bmw330vasilis/06_big.jpg
Τα σπειροειδή ελατήρια
https://i760.photobucket.com/albums/xx248/bmw330vasilis/1_big.jpg
Το ποσόν της ελαστικής παραμόρφωσης (συμπίεσης) ενός σπειροειδούς ελατηρίου σταθερού βήματος είναι ανάλογο προς το φορτίο (τη δύναμη) που το πιέζει. Η ανά μονάδα φορτίου παραμόρφωση, εκτός βέβαια από το είδος και την κατεργασία του υλικού, εξαρτάται από τη διάμετρο της ράβδου από την οποία κατασκευάστηκε, αλλά και από τη διάμετρο της σπείρας (μεγάλη διάμετρος σπείρας, μεγάλη παραμόρφωση).
Το πιο κοινό είδος ελατηρίου είναι το «απλό», με σταθερό συντελεστή σκληρότητας σε όλες τις σπείρες, οι οποίες είναι ίδιας διαμέτρου, βήματος και πάχους. Το ελατήριο αυτό συμπεριφέρεται γραμμικά και διατηρεί τον ίδιο συντελεστή σκληρότητας όσο κι αν συμπιεστεί ή εκταθεί από την έδραση κάποιου αναρτημένου φορτίου.
Το ελάχιστο μήκος που μπορεί να έχει ένα τέτοιο ελατήριο, ορίζεται από το σημείο όπου όλες οι σπείρες του θα ακουμπήσουν η μία πάνω στην άλλη (ταυτόχρονα), μετατρέποντάς το σε συμπαγή μεταλλικό κύλινδρο. Για να αποφευχθεί η πιθανότητα να συμβεί κάτι τέτοιο, τα ελατήρια αυτά έχουν (συνήθως ομοαξονικά) ελαστικά τακάκια (στόπερ), τα οποία αναλαμβάνουν δράση λίγο πριν τον τερματισμό.
Μερικές φορές αυτά τα λαστιχένια τακάκια έχουν αρκετά μεγάλες διαστάσεις, και όταν ακουμπήσουν μεταξύ τους, μπορούν να συνδράμουν αποφασιστικά στην «ελατηριακή» δουλειά των μεταλλικών σπειρών, δίνοντας στο ελατήριο την προοδευτικότητα που του λείπει.
Σε σύγκριση με τις καρόσουστες, τα σπειροειδή ελατήρια είναι πιο μικρά σε όγκο και πιο ελαφρά, πάντα σε σχέση με τα ποσά ενέργειας που μπορούν να απορροφήσουν. Αυτό, σε συνδυασμό με το χαμηλό κόστος κατασκευής τους, αλλά και τη μηδενική τους απαίτηση για οποιοδήποτε σέρβις, τα καθιστά δικαίως πρωταθλητές στην εμπορική εφαρμοσιμότητά τους από την παγκόσμια αυτοκινητοβιομηχανία.
Το ομοαξονικό αμορτισέρ
Τα σπειροειδή ελατήρια δεν έχουν καμία δυνατότητα απόσβεσης των ταλαντώσεων (όπως οι καρόσουστες), οπότε χρειάζονται απαραιτήτως αμορτισέρ, αλλιώς θα πέρναγε κάποιος από ένα σαμαράκι και το αυτοκίνητο θα γινόταν γιο γιο. Τα αμορτισέρ δεν είναι παρά αποσβεστήρες ταλαντώσεων, οι οποίοι απορροφούν και αποσβένουν τις ταλαντώσεις του ελατηρίου.
Ευτυχώς, το σχήμα του σπειροειδούς ελατηρίου είναι τέτοιο που μπορεί να φιλοξενήσει ένα ομοαξονικά τοποθετημένο όμορφο αμορτισεράκι και λύνεται το πρόβλημα. Τώρα το «σετ» ελατηρίου-αμορτισέρ μπορεί να τοποθετηθεί όπου μας βολεύει. Αυτό είναι και το ιδιαίτερο πλεονέκτημα της ανάρτησης τύπου «γόνατο McPherson», για την οποία θα μιλήσουμε παρακάτω.
Μερικοί κατασκευαστές προτιμούν, παρΆ όλα αυτά, να στερεώνουν το ελατήριο και το αμορτισέρ σε διαφορετικά σημεία του σασί, λέγοντας ότι έτσι πετυχαίνουν πιο «ήσυχο» μηχανισμό, γιατί μπορούν να δώσουν σε κάθε έδραση τα δικά της χαρακτηριστικά απορρόφησης των δονήσεων.
https://i760.photobucket.com/albums/xx248/bmw330vasilis/2_big.jpg
Τα προοδευτικά σπειροειδή
https://i760.photobucket.com/albums/xx248/bmw330vasilis/02_big.jpg
Ένα πολύ ενδιαφέρον στοιχείο των σπειροειδών ελατηρίων είναι η δυνατότητά τους να υποστούν τροποποίηση της σκληρότητάς τους σχετικά εύκολα. Η αφαίρεση, για παράδειγμα, ενός τμήματός τους μπορεί να προσδώσει στην ανάρτηση του αυτοκινήτου έναν πιο σπορτίφ χαρακτήρα, εφόσον με τον τρόπο αυτό χαμηλώνει το ύψος και αυξάνει η σκληρότητα.
Σε σχεδιαστικό επίπεδο είναι –επίσης– σχετικά εύκολη η δημιουργία ενός ελατηρίου με μεταβλητό συντελεστή, δηλαδή ενός ελατηρίου το οποίο γίνεται πιο σκληρό όσο πιέζεται. Πώς γίνεται αυτό; Με το να σχεδιαστεί έτσι ώστε, προς τις άκρες του, οι σπείρες να είναι πιο πυκνά διατεταγμένες, ενώ στο κεντρικό του τμήμα να απέχουν μεταξύ τους αρκετά.
Καθώς το ελατήριο συμπιέζεται, οι σπείρες με τα μικρά διάκενα ακουμπούν, αφήνοντας μόνο ένα μικρό (κεντρικό) κομμάτι του ελατηρίου να λειτουργεί. Μετά τα πρώτα εκατοστά «μαλακής» βύθισης, δηλαδή, το εναπομείναν λειτουργικό τμήμα συμπεριφέρεται σαν σκληρότερο ελατήριο.
Εκτός από αυστηρά κυλινδρικό, το σχήμα των σπειροειδών ελατηρίων μπορεί να είναι και κωνικό ή οβάλ, οπότε οι μεταβολές στην ακτίνα περιέλιξης των σπειρών θα δώσουν, πρώτον, ένα προοδευτικό στη λειτουργία του ελατήριο και δεύτερον, ένα ελατήριο που όταν συμπιεστεί εντελώς, θα καταλαμβάνει πολύ μικρό όγκο (επειδή οι σπείρες θα μπαίνουν η μία μέσα στην άλλη).
Η στρεπτική ράβδος
https://i760.photobucket.com/albums/xx248/bmw330vasilis/p03_1258_big.jpg
Η στρεπτική ράβδος είναι ένα μακρύ μεταλλικό εξάρτημα κυκλικής, συνήθως, διατομής, κατασκευασμένο από ειδικό ατσάλι ελατηρίων, του οποίου το ένα άκρο στερεώνεται στο σασί του αυτοκινήτου, ενώ στο άλλο άκρο προσαρμόζεται (με πολύσφηνο) ένας βραχίονας. Ο τροχός του αυτοκινήτου βρίσκεται στην άκρη του βραχίονα και καθώς ανεβοκατεβαίνει, αναγκάζει τη στρεπτική ράβδο να υποστεί στρεπτικές ροπές, στις οποίες αντιδρά ανάλογα.
Οι στρεπτικές ράβδοι χρησιμοποιήθηκαν από τις δεκαετίες του Ά30 και του Ά40, αρχικά σε αγωνιστικά αυτοκίνητα και κατόπιν στα αυτοκίνητα παραγωγής. Ένα από τα πλεονεκτήματά τους είναι το μικρό βάρος και η ευκολία τοποθέτησής τους χαμηλά σε «κρυφές» περιοχές του πλαισίου, όπου δεν ενοχλούν κανέναν με την παρουσία τους.
Όπως και τα σπειροειδή ελατήρια, έτσι και οι στρεπτικές ράβδοι δεν αποσβένουν μόνες τους τις ταλαντώσεις, οπότε χρειάζονται αμορτισέρ. Είναι, παρεμπιπτόντως, πολύ ενδιαφέρον να παρακολουθήσει κανείς –μέσω της βιβλιογραφίας– την εναγώνια εξελικτική διαδρομή των αποσβεστήρων ταλάντωσης, που κατά καιρούς επινοήθηκαν και λειτούργησαν για να συνεργαστούν με προπολεμικές στρεπτικές ράβδους ή σπειροειδή ελατήρια. Πολύδισκοι ξηράς τριβής, ή σε μπάνιο λαδιού, με εξωτερικούς ρυθμιστές προφόρτισης, τρόμπες, ντίζες, έμβολα και μανόμετρα... χαμός! (Για τα σύγχρονα αμορτισέρ θα μιλήσουμε στη συνέχεια.)
Οι στρεπτικές ράβδοι χρησιμοποιήθηκαν κατά καιρούς σε πολλά διάσημα αυτοκίνητα. Στην κορυφή της πυραμίδας βρίσκονται οι παλιοί κλασικοί Σκαραβαίοι του Φέρντιναντ Πόρσε, που τους αγαπάμε πολύ (και τους Σκαραβαίους και τον Φέρντιναντ). Σήμερα, οι στρεπτικές ράβδοι χρησιμοποιούνται σε κάμποσα αυτοκίνητα, όπως στην ανεξάρτητη μπροστινή ανάρτηση μερικών τετρακίνητων και στην πίσω ανάρτηση αρκετών μικρών μπροστοκίνητων, κυρίως από τη Renault.
Πηγή: https://www.drive.gr/index.php?option=com_content&task=view&id=2372&Itemid=39
Η λειτουργία των αναρτήσεων αφορά αφενός την άνεση, δηλαδή τη μείωση των ταλαντώσεων που φτάνουν στο αμάξωμα και στην καμπίνα των επιβατών, και αφετέρου την οδηγησιμότητα του αυτοκινήτου. Η καθΆ ύψος ταλάντωση του κάθε τροχού (και του άξονά του) και η διακύμανση της πίεσης που ασκεί στην άσφαλτο, έχουν ως αποτέλεσμα την αντίστοιχη διακύμανση της ικανότητας πρόσφυσης αυτού του τροχού, δηλαδή της ικανότητάς του να μεταφέρει ροπές για επιτάχυνση, επιβράδυνση ή αλλαγή διεύθυνσης του αυτοκινήτου.
Εκτός όμως από την επενέργεια της ανάρτησης σε κάθε τροχό χωριστά, η λειτουργία της σχετίζεται και με τη συνολική «κινητικότητα» του αυτοκινήτου. Κατά την επιτάχυνση, κάθε αυτοκίνητο τείνει να περιστραφεί γύρω από έναν εγκάρσιο άξονα, καθώς τα ελατήρια των μπροστινών αναρτήσεων ανοίγουν, ενώ τα πίσω συμπιέζονται. Κατά την επιβράδυνση συμβαίνει το αντίθετο, το αυτοκίνητο «μπρουμυτίζει». Η διαγραφή μιας καμπύλης, από την άλλη, προκαλεί ρολάρισμα προς το εξωτερικό της στροφής και τείνει να συμπιέσει τις αναρτήσεις της μιας πλευράς περισσότερο από της άλλης.
Ο σχεδιαστής κάθε συστήματος αναρτήσεων, εκτός από την απλή σύνδεση των τροχών με το αυτοκίνητο, έχει τρεις βασικές επιδιώξεις: πρώτον, να διατηρηθούν οι τροχοί όσο πιο κατακόρυφοι γίνεται, άσχετα με τις κινήσεις του αυτοκινήτου. Δεύτερον, να μπορούν να κινούνται πάνω κάτω και να καταπίνουν λακκούβες και σαμαράκια και τρίτον, να τα κάνουν όλα αυτά με τέτοιο τρόπο ώστε να βελτιώνουν τη σταθερότητα και την οδηγησιμότητα του αυτοκινήτου.
Το ιδανικό σύστημα ανάρτησης θα έπρεπε να είναι σε θέση να κρατά το αμάξωμα τέλεια οριζόντιο και σε σταθερή απόσταση από το έδαφος, ανεξάρτητα από το ανεβοκατέβασμα των τροχών. Κάτι τέτοιο βέβαια, δεν το έχουμε πετύχει ακόμα, αλλά φαίνεται ότι τα συστήματα ανεξάρτητης ανάρτησης εξελίσσονται προς τη σωστή κατεύθυνση, αντίθετα από τους άκαμπτους άξονες που έχουν σχεδόν ολοκληρωτικά εκτοπιστεί.
Η παραμόρφωση του ελατηρίου
Το κεντρικό εξάρτημα κάθε συστήματος ανάρτησης είναι το ελατήριο, ένα σώμα που καθώς συμπιέζεται και αλλάζει σχήμα, αποθηκεύει μέσα του ένα ποσό μηχανικής ενέργειας και το απελευθερώνει αμέσως μόλις επανέλθει στο αρχικό του σχήμα.
Το ελατήριο, δηλαδή, έχει ελαστικότητα. Κάθε ελατήριο διαθέτει έναν συγκεκριμένο συντελεστή ελαστικότητας (μπορούμε να τον λέμε και συντελεστή σκληρότητας), δηλαδή έναν αριθμό ο οποίος περιγράφει το λόγο της δύναμης που παραμορφώνει το ελατήριο, προς το μέγεθος της παραμόρφωσης που προκαλείται.
Ο συντελεστής ελαστικότητας του κάθε ελατηρίου προέρχεται από ένα σύνολο δεδομένων όπως είναι ο συντελεστής ελαστικότητας του υλικού από το οποίο είναι κατασκευασμένο, αλλά και από τον τρόπο και το είδος της παραμόρφωσης που του γίνεται, πάντα βέβαια σε σχέση με την επιλεγμένη διατομή του υλικού στην περιοχή της παραμόρφωσης.
ΣΆ ένα ελαστικό σώμα μπορεί να γίνουν πολλά είδη παραμόρφωσης: καμπτική, στρεπτική, πιεστική, ελκτική και διατμητική. Στις αναρτήσεις των αυτοκινήτων έχουν χρησιμοποιηθεί όλα τα είδη ελαστικής παραμόρφωσης στα υλικά των ελατηρίων.
Επί τη ευκαιρία πρέπει να πούμε ότι το κάθε ελαστικό υλικό, σε κάποιο από τα είδη παραμόρφωσης που μπορεί να δεχτεί, παρουσιάζει διαφορετική ικανότητα ενεργειακής αποθήκευσης: αλλού είναι καλύτερο κι αλλού χειρότερο. Έτσι, ένα από τα σοβαρότερα θέματα στο σχεδιασμό των ελατηρίων είναι η βελτίωση της ικανότητάς τους να αποθηκεύουν όσο γίνεται μεγαλύτερο ποσόν ενέργειας στον μικρότερο δυνατό όγκο, βάρος και, φυσικά, κόστος.
(Για παράδειγμα, η αποθήκευση κινητικής ενέργειας από τη συμπίεση ενός αερίου είναι πολύ μεγάλη, αλλά όπως θα δούμε, δεν συμφέρει πάντοτε, λόγω του ότι απαιτούνται πολύπλοκα και ακριβά μέσα διαχείρισής της, προκειμένου να εφαρμοστεί σε αναρτήσεις αυτοκινήτου. Βέβαια, ό,τι πληρώνεις παίρνεις...)
Με αυτά που διαβάζετε, ελπίζω να μορφώνεστε και να μην παραμορφώνεστε, και συγνώμη δηλαδή, αλλά νομίζω ότι το «Αυτοκίνητο από το Α ώς το Ω» οφείλει να ρίξει λίγο φως σε όλες τις περιοχές του επιστημονικού και σχεδιαστικού μόχθου που δημιούργησε αυτοκίνητα τόσο καλά όσο αυτά που οδηγούμε σήμερα.
https://i760.photobucket.com/albums/xx248/bmw330vasilis/04_big.jpg
Σκληρά και μαλακά ελατήρια
Κάθε ελατήριο έχει τη δική του «ιδιοσυχνότητα», δηλαδή έναν δικό του «ρυθμό» κατά τον οποίο προτιμά να απελευθερώνει την ενέργεια και να ξαναβρίσκει το αρχικό του σχήμα. Ο ρυθμός αυτός είναι συνάρτηση του συντελεστή σκληρότητας και του φορτίου που το πιέζει. Ένα σκληρό ελατήριο επιστρέφει στο αρχικό του σχήμα πιο γρήγορα από ένα μαλακό, αν το βάρος που τα πίεσε είναι το ίδιο.
Κατά τον ίδιο τρόπο, ένα πιο βαριά πιεσμένο ελατήριο επιστρέφει στο αρχικό του σχήμα με μεγαλύτερη ταχύτητα από ένα ελαφρά πιεσμένο, αν ο συντελεστής σκληρότητάς τους είναι ο ίδιος. Δηλαδή, όταν φορτώνουμε ένα αυτοκίνητο, η συχνότητα ταλάντωσής του αυξάνεται, ειδικά η συχνότητα των πίσω ελατηρίων, εφόσον αυτά είναι που πρέπει να τα βγάλουν πέρα με το επιπλέον φόρτωμα.
Ο σχεδιαστής του σασί μπορεί να επιλέξει από μια μεγαλούτσικη ποικιλία διαφορετικών τύπων ελατηρίων που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για τις αναρτήσεις. Κάθε του επιλογή μπορεί να έχει πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα, αλλά κύριος γνώμονας για την απόφασή του παραμένει ο συντελεστής σκληρότητας (μετά έρχονται η χωροταξική εφαρμοσιμότητα, η αξιοπιστία, η ανάγκη συντήρησης, το κόστος κ.ά.)
Ένα ελατήριο με χαμηλό συντελεστή σκληρότητας, δηλαδή ένα μαλακό ελατήριο, θα επιτρέψει στον τροχό να περάσει πιο εύκολα από ένα σαμαράκι, αλλά θα προσδώσει στο ελατήριο μια χαμηλή ιδιοσυχνότητα, η οποία, σε δρόμο ανώμαλο, δεν θα επιτρέπει στον τροχό να κατεβαίνει γρήγορα και να παρακολουθεί όλο τον οδικό κυματισμό. Ο τροχός θα αργεί να «επιστρέψει» και θα πατάει κυρίως στις κορυφές της κυματοειδούς επιφάνειας του δρόμου. Τότε λέμε ότι η ανάρτηση έχει «πακεταριστεί», δηλαδή έχει πάψει να λειτουργεί.
Για να αποφευχθεί το «πακετάρισμα» και ο τερματισμός της ανάρτησης πάνω στα λαστιχένια στόπερ, οι αναρτήσεις με μαλακά ελατήρια πρέπει να έχουν μεγάλη διαδρομή βύθισης του τροχού, αλλά κάτι τέτοιο προϋποθέτει και την ύπαρξη μεγάλων θόλων στα φτερά, πράγμα που μειώνει το χώρο μέσα στην καμπίνα και δίνει ύψος στο αυτοκίνητο, φαινόμενο όχι και τόσο επιθυμητό αν δεν πρόκειται για αυτοκίνητο «εκτός δρόμου».
Ελαστικά στόπερ χρησιμοποιούνται και για την αποφυγή του μεταλλικού χτυπήματος σε περίπτωση μέγιστης έκτασης των αναρτήσεων, πράγμα που συμβαίνει όταν ένα άλμα ολόκληρου του αυτοκινήτου αναγκάζει τους τροχούς να χάνουν για λίγο την επαφή τους με το έδαφος. Ευτυχώς όμως αυτό δεν συμβαίνει και πολύ συχνά.
Από την άλλη μεριά, ένα υπέρσκληρο ελατήριο μπορεί να έχει μια αρκετά ενοχλητική «κρουστική» αντίδραση στις ανωμαλίες του δρόμου, εφόσον ένα μέρος από τη μηχανική ενέργεια συμπίεσής του θα μπορεί να περνάει στην καμπίνα των επιβατών. Η υψηλή ιδιοσυχνότητά του μπορεί να γίνει αρκετά ενοχλητική και να προκαλέσει εκνευρισμό, εφόσον αρκετά μέρη του ανθρώπινου σώματος μπορεί να συντονιστούν με τις ταλαντώσεις μιας τέτοιας ανάρτησης. (Την έχετε ακούσει τη φράση «Μου έφυγαν τα σφραγίσματα»;)
Για τη σωστή επιλογή των ελατηρίων μιας ανάρτησης πρέπει να γίνουν συμβιβασμοί ανάμεσα στην ακρίβεια και την άνεση, αλλά ευτυχώς υπάρχουν και κάποιες τεχνικές που βοηθάνε, όπως η δυνατότητα επιλογής ενός ελατηρίου του οποίου ο συντελεστής σκληρότητας δεν είναι σταθερός, αλλά αυξάνεται καθώς το ελατήριο συμπιέζεται.
https://i760.photobucket.com/albums/xx248/bmw330vasilis/05_big.jpg
Η διαφορά φάσης
Όταν ένα αυτοκίνητο περάσει με δεδομένη ταχύτητα πάνω από ένα δεδομένο σαμαράκι του δρόμου, μεταδίδεται στο ελατήριο της ανάρτησης ένα δεδομένο φορτίο μΆ έναν δεδομένο ρυθμό. Αν ο ρυθμός του φορτίου αυτού συμπέσει με το ρυθμό, δηλαδή την ιδιοσυχνότητα ταλάντωσης του ελατηρίου, το εύρος της ταλάντωσης μεγαλώνει και το ελατήριο βυθίζεται πιο πολύ.
Αν σΆ ένα αυτοκίνητο τα ελατήρια των μπροστά και των πίσω αναρτήσεων είχαν την ίδια ιδιοσυχνότητα, οι ταλαντώσεις θα συντονίζονταν και το αυτοκίνητο θα κουνιόταν σαν κακοσχεδιασμένη βάρκα (γιατί ακόμα και οι βάρκες πρέπει να έχουν διαφορετική ιδιοσυχνότητα βύθισης του εμπρός και του πίσω μέρους τους).
Για την αποφυγή αυτού, οι κατασκευαστές τοποθετούν στα αυτοκίνητά τους εμπρός και πίσω ελατήρια με ιδιοσυχνότητες έτσι επιλεγμένες ώστε όχι μόνο να μην υπάρχει συντονισμός, αλλά να γίνεται και αλληλοαπόσβεση των ταλαντώσεων.
Λάστιχα, ελατήρια και αμορτισέρ
Δύο ακόμη στοιχεία που συνδέονται με τη σχεδιαστική επιλογή του ελατηρίου μιας ανάρτησης είναι αφενός τα λάστιχα του αυτοκινήτου και αφετέρου η ύπαρξη και η (συχνά υπερτιμημένη) συμβολή των αμορτισέρ στη λειτουργία του. Τα λάστιχα των τροχών λειτουργούν σαν πολύ σκληρά ελατήρια και οι ιδιότητές τους (συντελεστής σκληρότητας και ιδιοσυχνότητα ταλάντωσης) υπεισέρχονται στη συνολική «ελατηριακή» λειτουργία, οπότε ο σχεδιαστής του συστήματος πρέπει πάντα να τις λαμβάνει σοβαρά υπόψη.
Όσο για τα αμορτισέρ, θα πρέπει να πούμε ότι παρά τις έντονες φήμες που κυκλοφορούν, επηρεάζουν ελάχιστα τον βασικό συντελεστή σκληρότητας του ελατηρίου. Ακόμα και το πιο σκληρό αμορτισέρ δεν μπορεί να τον μεταβάλει πάνω από 10%.
Η ημιελλειπτική καρόσουστα
Ο πιο κοινός τύπος ελατηρίου ανάρτησης, από τα πρώτα χρόνια της αυτοκίνησης, είναι το πλατύ ημιελλειπτικό ελατήριο, ή καλύτερα η δέσμη ελατηρίων από πλατιά φύλλα σκληρού ατσαλιού. Τα ατσάλινα φύλλα που αποτελούν την καρόσουστα (ελπίζω να καταλαβαίνετε γιατί ονομάζεται έτσι) έχουν στη μέση μικρό μήκος και μεγαλώνουν σιγά σιγά όσο προστίθενται περισσότερα. Το σύνολό τους συμπεριφέρεται σαν ένα ενιαίο δοκάρι, στη μέση χοντρό και στις άκρες λεπτό, αλλά με ελαστικότητα μεγαλύτερη απΆ όση θα είχε αν ήταν ένα ενιαίο, συμπαγές κομμάτι.
Οι καρόσουστες, εκτός από τη δουλειά του ελατηρίου, παίζουν και το ρόλο του ψαλιδιού, δηλαδή αποτελούν και το βραχίονα έδρασης του άξονα των τροχών, χωρίς να χρειάζεται άλλο εξάρτημα. Στην περίπτωση δε που τοποθετηθούν εγκάρσια, μπορούν να στηρίξουν τους τροχούς σΆ ένα σύστημα ανεξάρτητης ανάρτησης. Επιπλέον, η εσωτερική τριβή που δημιουργείται ανάμεσα στα ατσάλινα φύλλα όταν αυτά κάμπτονται, μετατρέπει την κινητική ενέργεια σε θερμότητα και αποσβένει τις ταλαντώσεις, γιΆ αυτό και πολλά από τα πρώτα αυτοκίνητα δεν χρησιμοποιούσαν καθόλου επιπρόσθετα αμορτισέρ.
Οι καρόσουστες καταλαμβάνουν μεν αρκετό χώρο αλλά διαμοιράζουν καλύτερα τα φορτία στο σασί και συνήθως είναι πιο φθηνές. Λέμε «συνήθως», γιατί καθώς οι απαιτήσεις μας γίνονται όλο και περισσότερες με τα χρόνια, ο σχεδιασμός και η κατασκευή τους άρχισε να απαιτεί μια όλο και πιο εξειδικευμένη τεχνογνωσία, που ανεβάζει το κόστος.
Τελικά, ο ερχομός και η εδραίωση της ανεξάρτητης ανάρτησης και η ανάγκη για καλύτερη χωροταξική διευθέτηση, σε συνδυασμό με την ενοποίηση του παραδοσιακού σασί με το αμάξωμα, οδήγησαν στην εξάλειψη των ημιελλειπτικών ελατηρίων και στην κυριαρχία των σπειροειδών και εν μέρει των στρεπτικών δοκών (για επιβατικά αυτοκίνητα λέμε!)
https://i760.photobucket.com/albums/xx248/bmw330vasilis/06_big.jpg
Τα σπειροειδή ελατήρια
https://i760.photobucket.com/albums/xx248/bmw330vasilis/1_big.jpg
Το ποσόν της ελαστικής παραμόρφωσης (συμπίεσης) ενός σπειροειδούς ελατηρίου σταθερού βήματος είναι ανάλογο προς το φορτίο (τη δύναμη) που το πιέζει. Η ανά μονάδα φορτίου παραμόρφωση, εκτός βέβαια από το είδος και την κατεργασία του υλικού, εξαρτάται από τη διάμετρο της ράβδου από την οποία κατασκευάστηκε, αλλά και από τη διάμετρο της σπείρας (μεγάλη διάμετρος σπείρας, μεγάλη παραμόρφωση).
Το πιο κοινό είδος ελατηρίου είναι το «απλό», με σταθερό συντελεστή σκληρότητας σε όλες τις σπείρες, οι οποίες είναι ίδιας διαμέτρου, βήματος και πάχους. Το ελατήριο αυτό συμπεριφέρεται γραμμικά και διατηρεί τον ίδιο συντελεστή σκληρότητας όσο κι αν συμπιεστεί ή εκταθεί από την έδραση κάποιου αναρτημένου φορτίου.
Το ελάχιστο μήκος που μπορεί να έχει ένα τέτοιο ελατήριο, ορίζεται από το σημείο όπου όλες οι σπείρες του θα ακουμπήσουν η μία πάνω στην άλλη (ταυτόχρονα), μετατρέποντάς το σε συμπαγή μεταλλικό κύλινδρο. Για να αποφευχθεί η πιθανότητα να συμβεί κάτι τέτοιο, τα ελατήρια αυτά έχουν (συνήθως ομοαξονικά) ελαστικά τακάκια (στόπερ), τα οποία αναλαμβάνουν δράση λίγο πριν τον τερματισμό.
Μερικές φορές αυτά τα λαστιχένια τακάκια έχουν αρκετά μεγάλες διαστάσεις, και όταν ακουμπήσουν μεταξύ τους, μπορούν να συνδράμουν αποφασιστικά στην «ελατηριακή» δουλειά των μεταλλικών σπειρών, δίνοντας στο ελατήριο την προοδευτικότητα που του λείπει.
Σε σύγκριση με τις καρόσουστες, τα σπειροειδή ελατήρια είναι πιο μικρά σε όγκο και πιο ελαφρά, πάντα σε σχέση με τα ποσά ενέργειας που μπορούν να απορροφήσουν. Αυτό, σε συνδυασμό με το χαμηλό κόστος κατασκευής τους, αλλά και τη μηδενική τους απαίτηση για οποιοδήποτε σέρβις, τα καθιστά δικαίως πρωταθλητές στην εμπορική εφαρμοσιμότητά τους από την παγκόσμια αυτοκινητοβιομηχανία.
Το ομοαξονικό αμορτισέρ
Τα σπειροειδή ελατήρια δεν έχουν καμία δυνατότητα απόσβεσης των ταλαντώσεων (όπως οι καρόσουστες), οπότε χρειάζονται απαραιτήτως αμορτισέρ, αλλιώς θα πέρναγε κάποιος από ένα σαμαράκι και το αυτοκίνητο θα γινόταν γιο γιο. Τα αμορτισέρ δεν είναι παρά αποσβεστήρες ταλαντώσεων, οι οποίοι απορροφούν και αποσβένουν τις ταλαντώσεις του ελατηρίου.
Ευτυχώς, το σχήμα του σπειροειδούς ελατηρίου είναι τέτοιο που μπορεί να φιλοξενήσει ένα ομοαξονικά τοποθετημένο όμορφο αμορτισεράκι και λύνεται το πρόβλημα. Τώρα το «σετ» ελατηρίου-αμορτισέρ μπορεί να τοποθετηθεί όπου μας βολεύει. Αυτό είναι και το ιδιαίτερο πλεονέκτημα της ανάρτησης τύπου «γόνατο McPherson», για την οποία θα μιλήσουμε παρακάτω.
Μερικοί κατασκευαστές προτιμούν, παρΆ όλα αυτά, να στερεώνουν το ελατήριο και το αμορτισέρ σε διαφορετικά σημεία του σασί, λέγοντας ότι έτσι πετυχαίνουν πιο «ήσυχο» μηχανισμό, γιατί μπορούν να δώσουν σε κάθε έδραση τα δικά της χαρακτηριστικά απορρόφησης των δονήσεων.
https://i760.photobucket.com/albums/xx248/bmw330vasilis/2_big.jpg
Τα προοδευτικά σπειροειδή
https://i760.photobucket.com/albums/xx248/bmw330vasilis/02_big.jpg
Ένα πολύ ενδιαφέρον στοιχείο των σπειροειδών ελατηρίων είναι η δυνατότητά τους να υποστούν τροποποίηση της σκληρότητάς τους σχετικά εύκολα. Η αφαίρεση, για παράδειγμα, ενός τμήματός τους μπορεί να προσδώσει στην ανάρτηση του αυτοκινήτου έναν πιο σπορτίφ χαρακτήρα, εφόσον με τον τρόπο αυτό χαμηλώνει το ύψος και αυξάνει η σκληρότητα.
Σε σχεδιαστικό επίπεδο είναι –επίσης– σχετικά εύκολη η δημιουργία ενός ελατηρίου με μεταβλητό συντελεστή, δηλαδή ενός ελατηρίου το οποίο γίνεται πιο σκληρό όσο πιέζεται. Πώς γίνεται αυτό; Με το να σχεδιαστεί έτσι ώστε, προς τις άκρες του, οι σπείρες να είναι πιο πυκνά διατεταγμένες, ενώ στο κεντρικό του τμήμα να απέχουν μεταξύ τους αρκετά.
Καθώς το ελατήριο συμπιέζεται, οι σπείρες με τα μικρά διάκενα ακουμπούν, αφήνοντας μόνο ένα μικρό (κεντρικό) κομμάτι του ελατηρίου να λειτουργεί. Μετά τα πρώτα εκατοστά «μαλακής» βύθισης, δηλαδή, το εναπομείναν λειτουργικό τμήμα συμπεριφέρεται σαν σκληρότερο ελατήριο.
Εκτός από αυστηρά κυλινδρικό, το σχήμα των σπειροειδών ελατηρίων μπορεί να είναι και κωνικό ή οβάλ, οπότε οι μεταβολές στην ακτίνα περιέλιξης των σπειρών θα δώσουν, πρώτον, ένα προοδευτικό στη λειτουργία του ελατήριο και δεύτερον, ένα ελατήριο που όταν συμπιεστεί εντελώς, θα καταλαμβάνει πολύ μικρό όγκο (επειδή οι σπείρες θα μπαίνουν η μία μέσα στην άλλη).
Η στρεπτική ράβδος
https://i760.photobucket.com/albums/xx248/bmw330vasilis/p03_1258_big.jpg
Η στρεπτική ράβδος είναι ένα μακρύ μεταλλικό εξάρτημα κυκλικής, συνήθως, διατομής, κατασκευασμένο από ειδικό ατσάλι ελατηρίων, του οποίου το ένα άκρο στερεώνεται στο σασί του αυτοκινήτου, ενώ στο άλλο άκρο προσαρμόζεται (με πολύσφηνο) ένας βραχίονας. Ο τροχός του αυτοκινήτου βρίσκεται στην άκρη του βραχίονα και καθώς ανεβοκατεβαίνει, αναγκάζει τη στρεπτική ράβδο να υποστεί στρεπτικές ροπές, στις οποίες αντιδρά ανάλογα.
Οι στρεπτικές ράβδοι χρησιμοποιήθηκαν από τις δεκαετίες του Ά30 και του Ά40, αρχικά σε αγωνιστικά αυτοκίνητα και κατόπιν στα αυτοκίνητα παραγωγής. Ένα από τα πλεονεκτήματά τους είναι το μικρό βάρος και η ευκολία τοποθέτησής τους χαμηλά σε «κρυφές» περιοχές του πλαισίου, όπου δεν ενοχλούν κανέναν με την παρουσία τους.
Όπως και τα σπειροειδή ελατήρια, έτσι και οι στρεπτικές ράβδοι δεν αποσβένουν μόνες τους τις ταλαντώσεις, οπότε χρειάζονται αμορτισέρ. Είναι, παρεμπιπτόντως, πολύ ενδιαφέρον να παρακολουθήσει κανείς –μέσω της βιβλιογραφίας– την εναγώνια εξελικτική διαδρομή των αποσβεστήρων ταλάντωσης, που κατά καιρούς επινοήθηκαν και λειτούργησαν για να συνεργαστούν με προπολεμικές στρεπτικές ράβδους ή σπειροειδή ελατήρια. Πολύδισκοι ξηράς τριβής, ή σε μπάνιο λαδιού, με εξωτερικούς ρυθμιστές προφόρτισης, τρόμπες, ντίζες, έμβολα και μανόμετρα... χαμός! (Για τα σύγχρονα αμορτισέρ θα μιλήσουμε στη συνέχεια.)
Οι στρεπτικές ράβδοι χρησιμοποιήθηκαν κατά καιρούς σε πολλά διάσημα αυτοκίνητα. Στην κορυφή της πυραμίδας βρίσκονται οι παλιοί κλασικοί Σκαραβαίοι του Φέρντιναντ Πόρσε, που τους αγαπάμε πολύ (και τους Σκαραβαίους και τον Φέρντιναντ). Σήμερα, οι στρεπτικές ράβδοι χρησιμοποιούνται σε κάμποσα αυτοκίνητα, όπως στην ανεξάρτητη μπροστινή ανάρτηση μερικών τετρακίνητων και στην πίσω ανάρτηση αρκετών μικρών μπροστοκίνητων, κυρίως από τη Renault.
Πηγή: https://www.drive.gr/index.php?option=com_content&task=view&id=2372&Itemid=39