LSD και αυτοκίνητο, μία καλή εξάρτηση


ΜΗΝ ΠΑΕΙ Ο ΝΟΥΣ ΣΑΣ ΣΤΟ ΚΑΚΟ, ΟΤΑΝ ΑΝΑΦΕΡΟΜΑΣΤΕ ΣΤΟ LSD, ΜΙΛΑΜΕ ΠΡΟΦΑΝΩΣ ΓΙΑ ΤΟ LIMITED SLIP DIFFERENTIAL Η ΑΛΛΙΩΣ ΔΙΑΦΟΡΙΚΟ ΠΕΡΙΟΡΙΣΜΕΝΗΣ ΟΛΙΣΘΗΣΗΣ, ΤΟ ΟΠΟΙΟ ΒΟΗΘΑ ΚΑΤΑΛΥΤΙΚΑ ΕΚΕΙ ΠΟΥ ΤΕΛΕΙΩΝΕΙ Η ΠΡΟΣΦΥΣΗ.

  • 18/5/2020

Από τις απαρχές της αυτοκίνησης, υπήρχε έμφυτη στον κόσμο η ανάγκη για μεγαλύτερη ισχύ, καλύτερες επιδόσεις και αντίστοιχα αμεσότερο έλεγχο στο δρόμο. Η ανάπτυξη της μηχανολογίας και της μεταλλουργίας, καθώς και η χρήση ολοένα και νεότερων τεχνολογιών, βοήθησε προς αυτή την κατεύθυνση. Μόνο που, από κάποιο σημείο και μετά, άρχισαν να προκύπτουν ορισμένα ερωτήματα. Πόση, τελικά, ισχύ χρειάζομαι στο αυτοκίνητό μου; Μέχρι πόσο είμαι διατεθειμένος να πληρώσω για αυτή; Και, το κυριότερο, μπορεί το αυτοκίνητο να διαχειριστεί όλη αυτή τη δύναμη;

Στο αέναο αυτό κυνήγι της αύξησης της ιπποδύναμης, εμείς θα εστιάσουμε στην τρίτη παράμετρο. Και για να αποδώσουμε παραστατικά το πρόβλημα, σκεφτείτε το εξής: Εάν στο αυτοκίνητό σας τοποθετήσετε ένα κινητήρα της Formula 1, πόσο πιο γρήγορα πιστεύετε ότι θα πηγαίνετε; Ναι μεν η ισχύς θα είναι πολλαπλάσια από τη σημερινή, αυτή όμως θα χάνεται σε ένα ατελείωτο σπινάρισμα των τροχών.

Θα πρέπει, λοιπόν, να δούμε όλη αυτή την ισχύ όχι μονοδιάστατα αλλά ως μία αλυσίδα, όπου το πιο αδύναμο κομμάτι της είναι αυτό που θέτει και το όριο. Ανάμεσα στον κινητήρα και στα ελαστικά, υπάρχει το διαφορικό. Ίσως το σημαντικότερο συστατικό για την μετάδοση αυτής της ισχύος στο δρόμο. Τα συμβατικά αυτοκίνητα διαθέτουν αντίστοιχα συμβατικά  διαφορικά. Αυτό σημαίνει ότι επιτρέπουν στους κινητήριους τροχούς να περιστρέφονται ανεξάρτητα, μοιράζοντας εκατέρωθεν τη ροπή. Μόνο που όταν ένας τροχός χάσει την πρόσφυσή του, απευθείας όλη η δύναμη μεταφέρεται σε αυτόν, ακολουθώντας ουσιαστικά το πιο εύκολο «μονοπάτι». Όπως ακριβώς κάνει και το νερό της βροχής.

Σε σπορ οχήματα με υψηλές ιπποδυνάμεις ή σε off road, όπου εύκολα ένας τροχός μπορεί να αποχωριστεί από το έδαφος, ένα συμβατικό διαφορικό δεν θα μπορούσε να προσφέρει πολλά. Γι΄ αυτό λοιπόν χρειάζεται ένας πιο σύνθετος μηχανισμός, όπου να καταλαβαίνει πότε αυτός ο τροχός αρχίζει να ολισθαίνει (σπινάρει) και αυτόματα να μεταφέρει μεγαλύτερο ποσοστό της ροπής στον άλλο, που διατηρεί την πρόσφυσή του. Με αυτό τον τρόπο όχι μόνο εκμεταλλευόμαστε αποδοτικότερα την ισχύ του κινητήρα αλλά ελέγχουμε καλύτερα και τη συμπεριφορά του αυτοκινήτου.

Τεχνικά, υπάρχουν διάφοροι τύποι τέτοιων διαφορικών, που καλύπτονται υπό την ομπρέλα του LSD (Limited Slip Differential). Όπως αντιλαμβάνεστε και από τον τίτλο, μιλάμε για ένα διαφορικό που περιορίζει την ολίσθηση ενός τροχού, λειτουργώντας όπως περιγράψαμε παραπάνω. Αυτό μπορεί να το πετύχει είτε με μία μηχανική διάταξη, είτε ηλεκτρονικά, είτε με συνδυασμό των δύο.

Ένα διαφορικό περιορισμένης ολίσθησης περιέχει κάποια βασικά στοιχεία, όπως για παράδειγμα ένα γρανάζι ταχυτήτων που, όπως και σε ένα ανοιχτό διαφορικό, επιτρέπει στους άξονες εξόδου να περιστρέφονται σε διαφορετικές ταχύτητες ενώ διατηρούν το άθροισμα των ταχυτήτων τους ανάλογο με εκείνο του άξονα εισόδου. Αυτό βοηθάει τους τροχούς να μπορούν να κινούνται ομαλά στις στροφές, όπου αναγκαστικά αυτός που βρίσκεται από την εξωτερική πλευρά θα πρέπει να διανύσει μεγαλύτερη απόσταση για να στρίψει.

Δευτερευόντως, διαθέτει ένα τύπο μηχανισμού στο εσωτερικό του, που αντιστέκεται στη σχετική κίνηση των αξόνων εξόδου. Με απλά λόγια, όταν ένας τροχός πάει να σπινάρει, αντιλαμβάνεται αυτή τη διαφορά στη γωνιακή ταχύτητα και δημιουργεί μία αντίσταση ροπής προς τον άξονα που περιστρέφεται ελεύθερα. Ο μηχανισμός αυτός μπορεί να αποτελείται από γρανάζια ή από έναν πολύδισκο συμπλέκτη εμβαπτισμένο σε ένα υγρό με υψηλό ιξώδες (VLSD). Χοντρικά, στην πρώτη περίπτωση ο έλεγχος είναι ελαφρά καλύτερος, ενώ στη δεύτερη η συμπεριφορά του διαφορικού είναι λίγο πιο στρωτή.

Αυτό ισχύει για τα μηχανικά διαφορικά, τα οποία θεωρούνται ανώτερα από τα ηλεκτρονικά ελεγχόμενα και ταιριάζουν καλύτερα σε αυτοκίνητα επιδόσεων. Τα τελευταία (e-Diff) προσομοιώνουν συνήθως αυτή τη λειτουργία με το να επενεργούν στα φρένα του τροχού που ολισθαίνει. Έτσι, το διαφορικό αναγκάζεται να διατηρήσει ένα σημαντικό ποσοστό της ροπής στον άλλο άξονα. Τώρα αναφορικά με τα διαφορικά που είναι ηλεκτρονικά ελεγχόμενα αλλά με μηχανικά μέρη, όπως για παράδειγμα αυτό του Subaru STI, αυτά συνήθως έχουν τα πλανητικά γρανάζια ενός ανοικτού διαφορικού, σε συνδυασμό με ένα μηχανισμό, συνήθως torsen. Αισθητήρες ελέγχουν τη γωνιακή ταχύτητα των τροχών και επεμβαίνουν ανάλογα ηλεκτρονικά στην όλη λειτουργία.

Τα διαφορικά LSD μπορεί να άνθισαν την δεκαετία του ‘60, με την άνοδο των muscle cars στις ΗΠΑ και σε κάθε άλλο σπορ, πισωκίνητο, όχημα, προσφέρουν όμως σοβαρές υπηρεσίες και στα hot hatch. Τα ισχυρά, προσθιοκίνητα αυτοκίνητα παρουσιάζουν το αρκετά ενοχλητικό φαινόμενο του torque steer, όταν οι τροχοί χάνουν την πρόσφυσή τους καθώς στρίβουν. Με τα LSD η κατευθυντικότητά τους βελτιώνεται αισθητά, όταν αυτά κινούνται σε γρήγορους ρυθμούς.

Μιλώντας για τύπους διαφορικών περιορισμένης ολίσθησης, τα πισωκίνητα οχήματα και τα 4Χ4 συνήθως χρησιμοποιούν 2 δρόμων LSD. Αυτό προσφέρει τον ίδιο περιορισμό διαφοράς ροπής στους δύο άξονες και προς τις δύο κατευθύνσεις. Βοηθάει δηλαδή και σε περιπτώσεις φρεναρίσματος με το φορτίο του κινητήρα.

Αντιθέτως, τα προσθιοκίνητα hot hatch χρησιμοποιούν συνήθως ενός δρόμου LSD. Αυτό βοηθά στην επιτάχυνση, όχι όμως και στην επιβράδυνση, ώστε να μην επηρεάζεται η πλευρική πρόσφυση, κατά το στρίψιμο των τροχών. Σε περίπτωση που χρησιμοποιούσαμε 2 δρόμων LSD εδώ, θα είχαμε έντονα φαινόμενα υποστροφής.

Εναλλακτικά υπάρχουν και τα 1,5 δρόμου LSD, όπου προσφέρουν μεν έναν έλεγχο της περιστροφής και προς τις δύο κατευθύνσεις, όχι όμως τόσο έντονα προς τα πίσω. Σε ένα προσθιοκίνητο όχημα, αυτό το διαφορικό θα μπορούσε να μην επηρεάζει την κατευθυντικότητα, διατηρώντας ωστόσο τη δυνατότητα να φρενάρει με τον κινητήρα του, χωρίς μεγάλο ρίσκο.

Εν κατακλείδι, ένα διαφορικό περιορισμένης ολίσθησης μπορεί να λειτουργεί με πολλούς τρόπους. Υπάρχουν αρκετοί μηχανισμοί, οι οποίοι διαφέρουν μεταξύ τους ως προς τον τρόπο λειτουργίας, την ταχύτητα εμπλοκής, το ποσό της ροπής που μπορούν να διαχειριστούν, τα ποσοστά κατανομής της κ.α. Σε κάθε περίπτωση, για αυτοκίνητα επιδόσεων (150-200 ίππων και άνω) αποτελεί ένα από τα σημαντικότερα μέρη τους, υπεύθυνο σε μεγάλο βαθμό για τη συμπεριφορά και την ενεργητική τους ασφάλεια.