Ελαστικά – Μονοθέσια: tyre camber, toe, differential, stiff/soft suspension

Τα ελαστικά αποτελούσαν ανέκαθεν ένα από τα σημαντικότερα μέρη ενός μονοθεσίου, αναφορικά με την απόδοσή του. Οι μηχανικοί δουλεύουν ακατάπαυστα πάνω στις ρυθμίσεις του μονοθεσίου, ώστε να λειτουργεί άρτια σε συνδυασμό με τα ελαστικά του. Ποιές είναι, όμως, οι ρυθμίσεις αυτές; Πως επηρεάζουν τα ελαστικά;

Οι κυριότερες ρυθμίσεις, πάνω στις οποίες εργάζονται οι μηχανικοί, αναφορικά με τα ελαστικά, είναι οι:
tyre camber, toe (in/out), differential, stiff/soft suspension.

Tyre camber ή camber angle [κλίση τροχού (στην κάθετη διεύθυνση)]

To tyre camber είναι η κλίση των τροχών του μονοθεσίου κάθετα στην διέυθυνση κίνησης του μονοθεσίου. Με μία πιο γενική εξήγηση θα λέγαμε πως είναι, το πόσο συγκλίνουν ή αποκλίνουν τα πάνω μέρη των τροχών. Όπως γίνεται εύκολα αντιληπτό, ο στόχος των ρυθμίσεων του μονοθεσίου είναι να μεγιστοποιήσουν την επιφάνεια του πέλματος του ελαστικού που έρχεται σε επαφή με το οδόστρωμα, ώστε να μεγιστοποιηθεί η πρόσφυση και να μειωθούν, εί δυνατόν, οι αρνητικές επιπτώσεις, όπως υπερθέρμανση και φθορά στα ελαστικά. Για να επιτευχθεί αυτό, οι μηχανικοί τροποποιούν την παραπάνω ρύθμιση με τον τρόπο που θα εξηγήσουμε παρακάτω.

Στις ευθείες, μία ρύθμιση ‘ουδέτερου tyre camber’, είναι η ενδεδειγμένη, αφού οι τροχοί, μη έχοντας ‘κλίση’ προσδίδουν μέγιστη επαφή του πέλματος στο οδόστρωμα, μεγιστοποιώντας έτσι την πρόσφυση. ‘Δυστυχώς’, όμως, οι πίστες δεν αποτελούνται μόνο από ευθείες, αλλά έχουν και στροφές όπως επίσης και κεκλειμένα σημεία. Αυτό, απαιτεί από τους μηχανικούς να ρυθμίσουν τους τροχούς με κάποια ‘κλίση’, ώστε να μπορούν τα ελαστικά να απορροφήσουν τις δυνάμεις που ασκούνται από την άσφαλτο καθώς και την ενέργεια που παράγεται, δίχως να φθείρονται ή υπερθερμαίνονται υπερβολικά.

Οι ρυθμίσεις του tyre camber είναι η θετική (positive tyre camber), αρνητική (negative tyre camber) και ουδέτερη (neutral tyre camber).

H πρώτη σημαίνει πως οι τροχοί αποκλίνουν, δηλαδή είναι “εκτός” της κάθετης διεύθυνσης του μονοθεσίου.
Η δεύτερη σημαίνει πως οι τροχοί συγκλίνουν, δηλαδή είναι “εντός” της κάθετης διεύθυνσης του μονοθεσίου.
Ενώ, η τρίτη σημαίνει πως οι τροχοί “εφάπτονται” στην νοητή κάθετη διεύθυνση του μονοθεσίου.

Οι πίσω τροχοί είναι ρυθμισμένοι με σχεδόν ουδέτερη κλίση. Κι αυτό επειδή είναι οι τροχοί που μεταφέρουν την ισχύ του κινητήρα στη πίστα και η όποια ρύθμιση θα μπορούσε να καταστήσει το μονοθέσιο ασταθές. Αντιθέτως, οι εμπρός τροχοί ρυθμίζονται με αρνητική κλίση, καθώς είναι υπεύθυνοι για την ικανότητα του μονοθεσίου να στρίβει.

Κατά την διάρκεια της στροφής, ο εξωτερικός τροχός του μονοθεσίου πρέπει να “σηκώσει” το μεγαλύτερο μέρος του βάρους του μονοθεσίου. Αν η επιφάνεια που έρχεται σε επαφή με το οδόστωμα δεν είναι η μέγιστη δυνατή, τότε μειώνεται η ικανότητα του μονοθεσίου να στρίψει, όπως επίσης αυξάνεται και η φθορά, αλλά και η υπερθέρμανση. Μέσω της αρνητικής κλίσης, κατά την διάρκεια των στροφών, η επιφάνεια του πέλματος που επαφίεται στο οδόστρωμα μεγιστοποιείται, καταφέρνοντας να μεγιστοποιήσει την ικανότητα στροφής και να μειώσει την φθορά και την υπερθέρμανση. Η μικρή επιφάνεια επαφής είναι και ένας κύριος λόγος που τα ελαστικά στις αρχές του αθλήματος, τα οποία ήταν “ποδηλάτου” αντιμετώπιζαν σοβαρά προβλήματα φθοράς και υπερθέρμανσης.

Τέλος, οι ακραίες ρυθμίσεις (είτε θετικές είτε αρνητικές) στην κλίση των τροχών, αυξάνουν κατακόρυφα την φθορά στα ελαστικά, την υπερθέρμανση, όπως επίσης και καθιστούν το μονοθέσιο εξαιρετικά ασταθές στις ευθείες. Το τελευταίο παρατηρείται και σε περίπτωση που ο πιλότος περάσει πάνω από κάποια ανωμαλία στο οδόστρωμα, με αποτέλεσμα να ανασηκωθεί ο τροχός, άρα εκτρέποντας ελαφρώς το μονοθέσιο από την πορεία του.

Αριστερά φαίνεται το positive tyre camber, ενώ δεξιά φαίνεται το negative tyre camber.
Toe (in/out) [κλίση τροχού (στην οριζόντια διεύθυνση)]

Η συγκεκριμένη ρύθμιση είναι όταν οι τροχοί του μονοθεσίου “κοιτάζουν”, σε διεύθυνση παράλληλη με το οδόστρωμα, προς τα “έξω” ή προς τα “μέσα”.

Το Toe-in, γνωστό και ως positive toe (θετική κλίση τροχών), αναφέρεται στην κλίση του εμπρός μέρους των τροχών προς τα “μέσα” προς το κέντρο του μονοθεσίου.

Ενώ το toe-out, γνωστό και ως negative toe (αρνητική κλίση τροχών), είναι όταν η κλίση του εμπρός μέρους των τροχών είναι προς τα “έξω”, δηλαδή οι τροχοί αποκλίνουν από το κέντρο του μονοθεσίου.

Η ρύθμιση αποτελεί μία από τις 3 πιο σημαντικές ρυθμίσεις ευθυγράμμισης ενός μονοθεσίου. Το toe έχει σημαντικό αντίκτυπο στην σταθερότητα του μονοθεσίου καθώς και στην φθορά των ελαστικών. Εκφράζεται σε μοίρες, όπως και το tyre camber, και χρησιμοποιείται για την βελτίωση του χειρισμού του μονοθεσίου καθώς και για την ρύθμιση της ανάρτησης, αλλά κυρίως για την επέκταση της ζωής των ελαστικών.

Οι επιπτώσεις του toe-in

Η συγκεκριμένη ρύθμιση συνήθως συναντάται στους πίσω τροχούς του μονοθεσίου, καθώς προσφέρει καλύτερη σταθερότητα στις ευθείες. To μεγαλύτερο μειονέκτημα της παραπάνω ρύθμισης είναι η βραδεία ανταπόκριση των τροχών στις “εντολές” που δίνει ο πιλότος με το τιμόνι. Επίσης, αυξάνεται η υποστροφή (understeer).

Όταν ένα μονοθέσιο ρυθμιστεί με υπερβολικό toe-in, οι εξωτερικές άκρες των ελαστικών φθείρονται υπερβολικά, μέχρι να καταστεί το ελαστικό άχρηστο και επικίνδυνο για τον πιλότο. Έτσι, ενδείκνυται να χρησιμοποιείται ελάχιστο toe-in στα πίσω ελαστικά, ώστε να αυξάνεται η σταθερότητα του μονοθεσίου και να αντισταθμίζεται η “χασούρα” από τις ρυθμίσεις στην ανάρτηση και την στάθμη ύψους (ride height).

Οι επιπτώσεις του toe-out

H συγκεκριμένη ρύθμιση συναντάται κυρίως στους εμπρός τροχούς του μονοθεσίου, καθώς προσφέρει σταθερότητα κατά την διάρκεια εκτεταμένων στροφών, αλλά κυρίως καλύτερη και γρηγορότερη ανταπόκριση των τροχών στις “εντολές” που δίνει ο πιλότος με το τιμόνι.

Όταν ένα μονοθέσιο ρυθμιστεί με υπερβολικό toe-out, οι εσωτερικές άκρες των ελαστικών φθείρονται υπερβολικά. Επίσης, μειώνεται οι ικανότητα πέδησης των τροχών όπως επίσης και μειώνεται η σταθερότητα του μονοθεσίου στις ευθείες.

Τέλος, σε περίπτωση που οι ρυθμίσεις αυτές αντιστραφούν, δηλαδή οι εμπρός τροχοί ρυθμιστούν με toe-in και οι πίσω με toe-out, το μονοθέσιο καθίσταται πρακτικά μη οδηγήσιμο και σχεδόν αδύνατον να χειριστεί από τον πιλότο, παρά μόνο αν γίνουν επιπλέον ρυθμίσεις στην ανάρτηση που, ωστόσο, θα επιφέρουν άλλα προβλήματα στο μονοθέσιο, όπως υπερβολική δομική καταπόνηση και προβλήματα στην αξιοπιστία. Προφανώς, κάτι τέτοιο είναι σχεδόν αδύνατο να συμβεί, διότι οι μηχανικοί γνωρίζουν το αντικείμενό τους. Παραμένει, όμως, άξιο αναφοράς.

ελαστικά
Στην φωτογραφία φαίνεται η διαφορά μεταξύ toe-in και toe-out.
Differential (διαφορικό)

To διαφορικό είναι ο μηχανισμός που μεταφέρει την ισχύ της κινητήριας μονάδας προς τους τροχούς, συγκεκριμένα την ροπή (torque). Σε ένα συμβατικό αυτοκίνητο, οι τροχοί που ευθύνονται για την κίνηση, περιστρέφονται με την ίδια ταχύτητα. Στα μονοθέσια, ωστόσο, τα πράγματα είναι λίγο πιο περίπλοκα.

Λόγω των φυσικών ιδιοτήτων των στροφών, οι δύο τροχοί δεν καλύπτουν την ίδια απόσταση. Με τις ταχύτητες που αναπτύσσονται, αυτό σημαίνει πως ο εσωτερικός τροχός περιστρέφεται παραπάνω από όσο χρειάζεται, με αποτέλεσμα να ολισθαίνει και να τρίβεται με το οδόστρωμα, άρα να υπερθερμαίνεται και να φθείρεται χωρίς ουσιαστικό λόγο.

Εδώ έρχεται το διαφορικό.

Η δουλειά του διαφορικού έγκειται στην “ρύθμιση” της ποσότητας ισχύος που μεταφέρεται στον κάθε τροχό, ώστε να περιστρέφεται ο καθένας όσο χρειάζεται. Υπάρχουν δύο είδη ρυθμίσεων του διαφορικού: Open Differential, Locked Differential.

Open differential (ανοικτό διαφορικό)

Με τον όρο ανοιχτό διαφορικό εννοούμε πως και οι δύο τροχοί περιστρέφονται σχεδόν ανεξάρτητα ο ένας από τον άλλο. Τονίζεται το σχεδόν, καθώς το διαφορικό είναι ρυθμισμένο να “προβλέπει” καταστάσεις, ώστε να μην υπάρχει τελείως ασύμμετρη κατανομή της ισχύος.

Τα πλεονεκτήματα ενός πλήρως ανοιχτού διαφορικού είναι καλύτερη ανταπόκριση στις στροφές και καλύτερη πρόσφυση σε αυτές, λιγότερη φθορά, καθώς και πιο σταδιακή απώλεση της πρόσφυσης. Αυτό σημαίνει πως σε περίπτωση που ένας τροχός βρεθεί εκτός οδοστρώματος, τότε το μονοθέσιο δεν θα χάσει αμέσως την πρόσφυση, αφού το διαφορικό μπορεί να ρυθμίσει και να επιτρέψει στην κατάλληλη ποσότητα ισχύος να περιστρέψει τον άλλο τροχό.

Ως μεγάλο μειονέκτημα μπορούμε να πούμε πως ένα ανοιχτό διαφορικό δεν βοηθάει στην επιτάχυνση και ειδικά στις ευθείες καθώς οι τροχοί δεν περιστρέφονται με την ίδια ταχύτητα.

Locked Differential (κλειδωμένο διαφορικό)

Με τον όρο κλειδωμένο διαφορικό εννοούμε πως οι δύο τροχοί περιστρέφονται με την ίδια ταχύτητα. Αυτό σημαίνει πως είναι “κλειδωμένοι” μεταξύ τους, ώστε να περιστρέφονται με την ίδια ταχύτητα σε κάθε περίπτωση.

Το κυριότερο πλεονέκτημα του παραπάνω είναι η καλύτερη πρόσφυση στην έξοδο των στροφών, και η καλύτερη ανταπόκριση σε καταστάσεις επιτάχυνσης ή πέδησης.

Ως μειονεκτήματα, θα μπορούσαμε να πούμε την αυξημένη φθορά στα ελαστικά, ειδικά στις στροφές και την μειωμένη ικανότητα του μονοθεσίου να στρίψει. Κοινώς, το κλειδωμένο διαφορικό είναι άκρως μη αποδοτικό για τις στροφές.

Τα μονοθέσια της F1 λειτουργούν με το Limited Slip Differential (διαφορικό περιορισμού ολίσθησης). Αυτό σημαίνει πως έχουν ηλεκτρονικές ρυθμίσεις, ή αλλιώς, χαρτογραφήσεις, ώστε το άνοιγμα ή το κλείδωμα του διαφορικού να ρυθμίζεται από τον πιλότο κατά το δοκούν.

Έτσι μοιάζει ένα διαφορικό μονοθεσίου F1. To διαφορικό συνδέεται στο λεγόμενο driveshaft.
Suspension (ανάρτηση)

Η ανάρτηση ενός μονοθεσίου αποτελείται από πολλά επιμέρους κομμάτια. Ωστόσο, κύρια ευθύνη της ανάρτησης είναι να παρέχει σταθερότητα στο μονοθέσιο, ώστε να μην έχει νευρικές αντιδράσεις κατά την διάρκεια της πέδησης, της επιτάχυνσης, καθώς και όταν το μονοθέσιο διέρχεται από kerbs, λακούβες ή ανομοιόμορφα μέρη του οδοστρώματος. Οι κύριες ρυθμίσεις που υφίσταται μία ανάρτηση είναι οι: soft suspension, stiff suspension.

Soft suspension (εύκαμπτη ανάρτηση)

Η εύκαμπτη ανάρτηση προσφέρει στο μονοθέσιο σταθερότητα και φιλικές αντιδράσεις σε περίπτωση που το μονοθέσιο διέρχεται από λακούβες, kerbs και ανομοιόμορφο οδόστρωμα. Ωστόσο, σε περιπτώσεις πέδησης ή επιτάχυνσης, το μονοθέσιο καθίσταται ιδιαιτέρως άστατο και δύσκολο στον χειρισμό και τον έλεγχο από τον πιλότο.

Stiff suspension (δύσκαμπτη ανάρτηση)

Η δύσκαμπτη ανάρτηση προσφέρει στο μονοθέσιο σταθερότητα σε περιπτώσεις ξαφνικής επιτάχυνσης ή πέδησης και το καθιστά αρκετά ελέγξιμο και φιλικά αντιδράσιμο στον πιλότο. Ωστόσο, η ρύθμιση αυτή καθιστά το μονοθέσιο ιδιαιτέρως άστατο όταν διέρχεται από λακούβες ή kerbs, ενώ φθείρει περεταίρω και τα ελαστικά.

Συνολικά θα μπορούσαμε να πούμε πως ένα μονοθέσιο με ακραίες ρυθμίσεις στην ανάρτηση καθίσταται ανεξέλεγκτο και πολύ επιθετικό για τα ελαστικά του, ενώ τα οφέλη δεν αντισταθμίζουν τα προαναφερθέντα προβλήματα.

H ανάρτηση του Pierre Gasly αστόχησε, ενώ ο Γάλλος διερχόταν πάνω από ένα kerb.
Συμπερασματικά

Όπως αντιλαμβάνεται κανείς, η έρευνα και οι γνώσεις που υπάρχουν πίσω από τα μονοθέσια είναι πολλές φορές πέρα από τη φαντασία των φιλάθλων. Οι μηχανικοί εργάζονται πυρετωδώς, ώστε να προσφέρουν στους πιλότους ένα μονοθέσιο με τέλεια ισορροπία μεταξύ απόδοσης και φθοράς, σταθερότητας και αντιδράσεων.

Ως γενικό κανόνα, θα μπορούσαμε να πούμε πως “μέτρον άριστον”, εφόσον κάθε ακραία ρύθμιση μπορεί να δημιουργήσει προβλήματα και στο μονοθέσιο και στον πιλότο, αλλά και στην φθορά των ελαστικών.

Οι μηχανικοί των ομάδων, έχουν αποδειχτεί παραπάνω από ικανοί, ώστε να μπορούν κάθε αγωνιστικό τριήμερο να παραδίδουν στους πιλότους ένα, όσο το δυνατόν, άρτιο μηχανικό σύνολο που θα μπορέσει να συνδυάσει όλα τα παραπάνω.

Οι γνώσεις που μπορούμε να αποκτήσουμε εμείς οι απλοί φίλαθλοι μας βοηθούν στην κατανόηση αυτών των τεχνικών όρων, άρα και στην καλύτερη παρακολούθηση του αθλήματος που αγαπάμε. Ίσως, έχοντας επίγνωση των παραπάνω, μπορούμε να εκτιμήσουμε περισσότερο την δουλειά που καταβάλουν οι ομάδες κάθε τριήμερο, ώστε να μας καθηλώνουν τις Κυριακές.

Διαβάστε όλα τα νέα της Formula 1 εδώ, ενώ πλέον μπορείτε να μας βρείτε στο InstagramYouTube και Twitter.

Νίκος Δαφνομήλης

Μεγάλος φίλαθλος της Formula 1 από το 2005. Ιδιαίτερο ενδιαφέρον για τον τεχνικό τομέα του αθλήματος και θαυμαστής όλων των ωραίων που έχει να προσφέρει. Μεγάλος φαν και του MotoGP. O μηχανοκίνητος αθλητισμός είναι ένας μαγικός κόσμος!

F1RACINGNEWS