Λύσεις — Κεφάλαιο 3: Σύστημα Διεύθυνσης (σελ. 209-210) – ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΟΥ Ι Γ΄ ΕΠΑΛ
Λύσεις — Κεφάλαιο 3: Σύστημα Διεύθυνσης
Λύσεις στις 13 ερωτήσεις του Κεφαλαίου 3: μέρη/μέθοδοι διεύθυνσης, μηχανισμοί πυξίδας και κρεμαγιέρας, υδραυλική υποβοήθηση, τετράπλευρο Άκερμαν, γωνίες Κάμπερ/Κάστερ/C-P, σύγκλιση τροχών, βλάβες-συντήρηση.
Βασικός προορισμός συστήματος διεύθυνσης
Ερώτηση: Ποιος είναι ο βασικός προορισμός του συστήματος διεύθυνσης ενός αυτοκινήτου;
Απάντηση:
- Ποιος είναι ο βασικός προορισμός του συστήματος διεύθυνσης ενός αυτοκινήτου;
Σύνοψη: (ενδεικτική) Ο βασικός προορισμός του συστήματος διεύθυνσης είναι να επιτρέπει στον οδηγό να κατευθύνει το αυτοκίνητο εκεί όπου αυτός επιθυμεί, ανάλογα με τις συνθήκες που του παρουσιάζονται, μετατρέποντας την περιστροφή του τιμονιού σε αλλαγή προσανατολισμού των πρόσθιων (συνήθως) τροχών και, τελικά, στην αλλαγή της πορείας του οχήματος.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Να επιτρέπει στον οδηγό να κατευθύνει το όχημα, μετατρέποντας την περιστροφή του τιμονιού σε αλλαγή κατεύθυνσης των τροχών
Κύρια μέρη συστήματος διεύθυνσης
Ερώτηση: Ποια είναι τα κύρια μέρη του συστήματος διεύθυνσης;
Απάντηση:
- Ποια είναι τα κύρια μέρη του συστήματος διεύθυνσης;
Σύνοψη: (ενδεικτική) Σε ένα τυπικό σύστημα διεύθυνσης με πρόσθιο ολόσωμο άξονα (βαριά οχήματα), τα κύρια μέρη είναι: το πηδάλιο (τιμόνι/βολάν), ο άξονας διεύθυνσης (στήλη/κολώνα) που μεταφέρει την κίνηση στην πυξίδα, η πυξίδα διεύθυνσης (ενδιάμεσος μηχανισμός του συστήματος) και η κινηματική αλυσίδα (βραχίονες, ράβδοι) που συνδέει την πυξίδα διεύθυνσης με τους πρόσθιους διευθυντήριους τροχούς. Σε μικρά επιβατικά, αντί πυξίδας συχνά χρησιμοποιείται η κρεμαγιέρα (πινιόν + οδοντωτός κανόνας).
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Τιμόνι, άξονας διεύθυνσης, πυξίδα διεύθυνσης (ή κρεμαγιέρα), κινηματική αλυσίδα προς τους τροχούς
Μηχανισμοί μείωσης καταπόνησης οδηγού
Ερώτηση: Με ποιους μηχανισμούς μειώνεται η καταπόνηση του οδηγού κατά την οδήγηση και πώς αυτό επιτυγχάνεται;
Απάντηση:
- Με ποιους μηχανισμούς μειώνεται η καταπόνηση του οδηγού κατά την οδήγηση και πώς αυτό επιτυγχάνεται;
Σύνοψη: (ενδεικτική) Η καταπόνηση του οδηγού μειώνεται κατά κύριο λόγο με δύο μηχανισμούς: την πυξίδα διεύθυνσης (ή την κρεμαγιέρα), η οποία μειώνει τον αριθμό των στροφών που μεταδίδονται στην έξοδό της και ταυτόχρονα πολλαπλασιάζει τη ροπή στρέψης που εφαρμόζει με τα χέρια του ο οδηγός στο τιμόνι (συνολική σχέση μετάδοσης 1/10 έως 1/20 σε επιβατικά, 1/25 έως 1/40 σε βαριά οχήματα), και με το σύστημα διεύθυνσης με υδραυλική υποβοήθηση, όπου μια υδραυλική αντλία (κινούμενη από τον κινητήρα) προσθέτει επιπλέον δύναμη στην κίνηση που μεταφέρει μηχανικά το πινιόν ή ο οδοντωτός τομέας, ώστε ο οδηγός να χρειάζεται να καταβάλει πολύ μικρότερη δύναμη στο τιμόνι.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Πυξίδα/κρεμαγιέρα (μείωση στροφών, πολλαπλασιασμός ροπής) και υδραυλική υποβοήθηση (πρόσθετη δύναμη από αντλία)
Σύστημα υδραυλικής υποβοήθησης - μέρη
Ερώτηση: Τι είναι το σύστημα διεύθυνσης με υδραυλική υποβοήθηση και ποια τα κύρια μέρη του;
Απάντηση:
- Τι είναι το σύστημα διεύθυνσης με υδραυλική υποβοήθηση και ποια τα κύρια μέρη του;
Σύνοψη: (ενδεικτική) Είναι σύστημα διεύθυνσης στο οποίο, εκτός από τη δύναμη που καταβάλλει ο οδηγός, προστίθεται πρόσθετη υδραυλική δύναμη, για πιο άνετη και λιγότερο κοπιώδη οδήγηση και καλύτερο «κράτημα» δρόμου. Τα κύρια μέρη του είναι: μία δεξαμενή τροφοδοσίας λαδιού, μία (συνήθως πτερυγιοφόρος) υδραυλική αντλία υψηλής πίεσης που παίρνει κίνηση από τον κινητήρα (με ιμάντα), μία ελεγκτική βαλβίδα διανομής λαδιού, ένας κύλινδρος χειρισμών διπλής ενέργειας με έμβολο (συνδεδεμένο με βάκτρο) που κινείται μέσα σε αυτόν, και μία σειρά σωληνώσεων για τις κατάλληλες συνδέσεις. Λειτουργεί μόνο όταν λειτουργεί ο κινητήρας του οχήματος.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Δεξαμενή λαδιού, πτερυγιοφόρος αντλία υψηλής πίεσης, ελεγκτική βαλβίδα διανομής, κύλινδρος διπλής ενέργειας με έμβολο/βάκτρο, σωληνώσεις
Τετράπλευρο Άκερμαν
Ερώτηση: Τι είναι το τετράπλευρο Άκερμαν και πώς λειτουργεί;
Απάντηση:
- Τι είναι το τετράπλευρο Άκερμαν και πώς λειτουργεί;
Σύνοψη: (ενδεικτική) Το τετράπλευρο του Ackermann (Άκερμαν) είναι η διάταξη αρθρώσεων (πρόσθιος άξονας/σύνδεσμος, αγκωνωτοί βραχίονες τροχών, ράβδος ζεύξης) που εξαναγκάζει τους πρόσθιους διευθυντήριους τροχούς να αποκλίνουν από την παραλληλότητα κατά τη στροφή, με κατάλληλες γωνίες, ώστε να αποκτούν κοινό κέντρο περιστροφής. Λειτουργεί κάνοντας τον εσωτερικό τροχό να στρέφεται περισσότερο (μεγαλύτερη γωνία β) από τον εξωτερικό (μικρότερη γωνία α), ενώ οι δύο βραχίονες του τραπεζίου μετακινούνται κατά την ίδια απόσταση. Έτσι, όλοι οι τροχοί διαγράφουν, χωρίς ολίσθηση, ομόκεντρες τροχιές γύρω από ένα κοινό (στιγμιαίο) κέντρο στροφής, που βρίσκεται στην προέκταση του σταθερού οπίσθιου άξονα.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Διάταξη αρθρώσεων που κάνει τον εσωτερικό τροχό να στρίβει περισσότερο από τον εξωτερικό, δίνοντας κοινό κέντρο στροφής χωρίς ολίσθηση
Γωνία Κάμπερ - ορισμός και σκοπός
Ερώτηση: Ποια ονομάζεται γωνία Κάμπερ και ποιος ο σκοπός της;
Απάντηση:
- Ποια ονομάζεται γωνία Κάμπερ και ποιος ο σκοπός της;
Σύνοψη: (ενδεικτική) Γωνία Κάμπερ (Camber) ονομάζεται η γωνία που σχηματίζεται μεταξύ της αξονικής γραμμής συμμετρίας του τροχού (επίπεδο συμμετρίας) και της αντίστοιχης κατακόρυφης γραμμής, όπως φαίνεται από το εμπρόσθιο μέρος του αυτοκινήτου. Θεωρείται θετική όταν το άνω μέρος του τροχού κλίνει προς τα έξω (απομακρύνεται από το αμάξωμα) και αρνητική όταν κλίνει προς τα μέσα. Σκοπός της είναι να μειώνει την απόσταση μεταξύ του άξονα του πείρου (γύρω από τον οποίο στρέφεται ο τροχός) και του άξονα συμμετρίας του τροχού, ώστε να ελαττώνονται οι ζεύγη δυνάμεων (ροπές) που καταπονούν τον πείρο και το ακραξόνιο, γεγονός που προσφέρει καλύτερη σταθερότητα και ευκολότερη οδήγηση.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Γωνία μεταξύ επιπέδου συμμετρίας τροχού και κατακορύφου (μπροστινή όψη)· μειώνει την καταπόνηση πείρου/ακραξονίου
Γωνία Κάστερ - ορισμός και σκοπός
Ερώτηση: Ποια ονομάζεται γωνία Κάστερ και τι σκοπό εξυπηρετεί;
Απάντηση:
- Ποια ονομάζεται γωνία Κάστερ και τι σκοπό εξυπηρετεί;
Σύνοψη: (ενδεικτική) Γωνία Κάστερ (ή κατά μήκος κλίση του πείρου) ονομάζεται η γωνία που σχηματίζεται από την προέκταση του άξονα του πείρου (ή, σε ανεξάρτητη ανάρτηση, από την προέκταση των σφαιρικών συνδέσμων/του γόνατου-αμορτισέρ σε ανάρτηση Μακ-Φέρσον) και την κατακόρυφο, παρατηρώντας το αυτοκίνητο από το πλάι. Συνήθως είναι θετική (1-3 μοίρες). Ο σκοπός της είναι να δημιουργεί ένα ζεύγος δυνάμεων (από τη δύναμη ώθησης προς τα εμπρός και την αντίδραση του οδοστρώματος) που επαναφέρει τους τροχούς στην ευθύγραμμη πορεία μόλις ο οδηγός πάψει να ενεργεί στο τιμόνι μετά από στροφή (ανάλογο φαινόμενο με τους τροχούς επίπλων ή το τιμόνι του ποδηλάτου), βελτιώνοντας παράλληλα την κατευθυντικότητα και τη σταθερότητα του οχήματος σε ευθεία πορεία.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Γωνία μεταξύ άξονα πείρου και κατακορύφου (πλαϊνή όψη)· δημιουργεί δυνάμεις επαναφοράς των τροχών στην ευθεία μετά από στροφή
Εγκάρσια κλίση πείρου
Ερώτηση: Ποια ονομάζεται εγκάρσια κλίση του πείρου ή κλίση των σφαιρικών συνδέσμων και σε τι χρησιμεύει;
Απάντηση:
- Ποια ονομάζεται εγκάρσια κλίση του πείρου ή κλίση των σφαιρικών συνδέσμων και σε τι χρησιμεύει;
Σύνοψη: (ενδεικτική) Είναι η κλίση που δίνεται στον άξονα του πείρου (ή στους σφαιρικούς συνδέσμους σε ανεξάρτητη ανάρτηση), ώστε το επάνω άκρο του να γέρνει προς το εσωτερικό του οχήματος. Μαζί με την αντίθετη κλίση που δίνεται στον τροχό (γωνία Κάμπερ), χρησιμεύει ώστε η απόσταση μεταξύ του κατακόρυφου άξονα και του άξονα συμμετρίας του τροχού να μειώνεται σημαντικά ή και να μηδενίζεται, αποφεύγοντας έτσι τις καταπονήσεις (ζεύγη δυνάμεων) στο σύστημα διεύθυνσης και διευκολύνοντας την περιστροφή του τιμονιού. Το άθροισμα των απόλυτων τιμών της κλίσης αυτής με τη γωνία Κάμπερ ονομάζεται γωνία C-P (περιλαμβανόμενη γωνία) και επηρεάζει την ακτίνα κύλισης Ro.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Κλίση του άξονα πείρου/σφαιρικών συνδέσμων προς το εσωτερικό, ώστε -μαζί με τη γωνία Κάμπερ- να μειώνεται η καταπόνηση του συστήματος διεύθυνσης
Σύγκλιση/απόκλιση τροχών
Ερώτηση: Τι είναι η σύγκλιση ή η απόκλιση των πρόσθιων ή οπίσθιων τροχών και τι εξυπηρετεί;
Απάντηση:
- Τι είναι η σύγκλιση ή η απόκλιση των πρόσθιων ή οπίσθιων τροχών και τι εξυπηρετεί;
Σύνοψη: (ενδεικτική) Σύγκλιση υπάρχει όταν οι νοητοί άξονες συμμετρίας των τροχών, αν προεκταθούν, συναντώνται στο εμπρόσθιο μέρος του αυτοκινήτου (η απόσταση μεταξύ του εμπρός και οπίσθιου μέρους των δύο τροχών, μετρημένη στο ύψος των ακραξονίων, είναι μικρότερη εμπρός)· απόκλιση όταν συμβαίνει το αντίθετο. Εξυπηρετεί στην αντιστάθμιση της φυσικής τάσης των τροχών να «ανοίγουν» προς τα έξω κατά την κίνηση (λόγω της απόστασης άξονα πείρου-τροχού και της ελαστικότητας του συστήματος, ιδιαίτερα με θετική γωνία Κάμπερ), ώστε τελικά, κατά την κίνηση, οι τροχοί να καταλήγουν παράλληλοι. Η σωστή σύγκλιση βελτιώνει την ισορροπία κίνησης του οχήματος και μειώνει τη φθορά των ελαστικών.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Η μικρή απόκλιση από την παραλληλότητα (σύγκλιση/απόκλιση) που αντισταθμίζει το φυσικό «άνοιγμα» των τροχών κατά την κίνηση, βελτιώνοντας ισορροπία και φθορά ελαστικών
Συντήρηση συστήματος διεύθυνσης
Ερώτηση: Τι περιλαμβάνει η συντήρηση του συστήματος διεύθυνσης ενός οχήματος;
Απάντηση:
- Τι περιλαμβάνει η συντήρηση του συστήματος διεύθυνσης ενός οχήματος;
Σύνοψη: (ενδεικτική) Η συντήρηση περιλαμβάνει οπτική επιθεώρηση όλων των μερών του συστήματος, για να διαπιστωθεί ότι οι κοχλίες και τα περικόχλια είναι καλά σφιγμένα, ότι κανένας βραχίονας ή ράβδος δεν είναι στρεβλωμένη, και ότι οι σφαιρικοί σύνδεσμοι («μπαλάκια») δεν έχουν τζόγους πέρα από τους κανονικούς. Επιθεωρείται η πυξίδα για κανονική στάθμη λιπαντικού (και συμπλήρωση αν χρειάζεται), η κρεμαγιέρα για παρουσία λιπαντικού και λίπανση κατά διαστήματα (σύμφωνα με τον κατασκευαστή), και -αν υπάρχει υδραυλική υποβοήθηση- η στάθμη του υδραυλικού λαδιού, κατά τακτά διαστήματα.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Οπτική επιθεώρηση σύσφιξης/στρέβλωσης/τζόγων, έλεγχος στάθμης λιπαντικού πυξίδας/κρεμαγιέρας και υδραυλικού λαδιού
Συνηθέστερες βλάβες συστήματος διεύθυνσης
Ερώτηση: Ποιες είναι οι συνηθέστερες τυπικές βλάβες του συστήματος διεύθυνσης ενός αυτοκινήτου;
Απάντηση:
- Ποιες είναι οι συνηθέστερες τυπικές βλάβες του συστήματος διεύθυνσης ενός αυτοκινήτου;
Σύνοψη: (ενδεικτική) Οι συνηθέστερες τυπικές βλάβες είναι: το τιμόνι να είναι «βαρύ» (χαμηλή πίεση ελαστικών, έλλειψη λιπαντικού, σφιγμένα ρουλεμάν, στρεβλωμένος άξονας τιμονιού), το τιμόνι να είναι πολύ «ελαφρύ» (φθαρμένος μηχανισμός πυξίδας/κρεμαγιέρας, χαλαρά ρουλεμάν ατέρμονα, «μπόσικα» δακτύλου, φθαρμένα ρουλεμάν πλήμνης ή σφαιρικοί σύνδεσμοι), αστάθεια οδήγησης με το όχημα να στρέφεται συνεχώς ή εναλλάξ προς μία πλευρά (ανώμαλη πίεση ελαστικών, εσφαλμένη σύγκλιση, ανομοιόμορφη Κάμπερ/Κάστερ, χαλαρά ρουλεμάν, φθαρμένοι σφαιρικοί σύνδεσμοι, αζυγοστάθμιστοι τροχοί), «κοσκίνισμα» των τροχών (φθαρμένοι σφαιρικοί/πείροι, χαλασμένα αμορτισέρ, υπερβολική πίεση), και ανισομερής φθορά ελαστικών (αντικανονικές γωνίες Κάμπερ/Κάστερ ή σύγκλιση/απόκλιση, ανώμαλη πίεση αέρα).
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Βαρύ/ελαφρύ τιμόνι, αστάθεια οδήγησης, «κοσκίνισμα» τροχών, ανισομερής φθορά ελαστικών
Ανισομερής φθορά ελαστικών
Ερώτηση: Πού μπορεί να οφείλεται η ανισομερής φθορά των ελαστικών ενός οχήματος;
Απάντηση:
- Πού μπορεί να οφείλεται η ανισομερής φθορά των ελαστικών ενός οχήματος;
Σύνοψη: (ενδεικτική) Η ανισομερής φθορά των ελαστικών μπορεί να οφείλεται σε: αντικανονικές γωνίες Κάμπερ ή Κάστερ, αντικανονική σύγκλιση ή απόκλιση των τροχών, αντικανονική (λανθασμένη) πίεση αέρα των ελαστικών, ή χαλαρά ρουλεμάν πλήμνης των τροχών.
Κριτήρια αξιολόγησης:
- Αντικανονικές γωνίες Κάμπερ/Κάστερ, εσφαλμένη σύγκλιση/απόκλιση, λάθος πίεση ελαστικών, χαλαρά ρουλεμάν πλήμνης
Υπολογισμός γωνίας C-P
Ερώτηση: Εξηγήστε πώς υπολογίζεται η περιεχόμενη (περιλαμβανόμενη) γωνία (C-P) με θετική ή αρνητική γωνία Κάμπερ.
Απάντηση:
- Εξηγήστε πώς υπολογίζεται η περιεχόμενη (περιλαμβανόμενη) γωνία (C-P) με θετική ή αρνητική γωνία Κάμπερ.
Σύνοψη: (ενδεικτική) Η γωνία C-P (Included angle) υπολογίζεται ως το άθροισμα των απόλυτων τιμών της γωνίας Κάμπερ και της εγκάρσιας κλίσης του πείρου (ή των σφαιρικών συνδέσμων), οι οποίες είναι εφεξής (διαδοχικές) γωνίες: C-P = |Κάμπερ| + |κλίση πείρου|. Αυτό ισχύει ανεξάρτητα από το αν η γωνία Κάμπερ είναι θετική ή αρνητική· λαμβάνεται πάντα η απόλυτη τιμή της. Το άθροισμα αυτό παραμένει σταθερό κατά τις κατακόρυφες ταλαντώσεις του τροχού («πάνω-κάτω»): αν μειωθεί η μία γωνία (π.χ. η κλίση του πείρου), αυξάνεται αντίστοιχα η άλλη (η γωνία Κάμπερ), και αντίστροφα. Η γωνία C-P, από κοινού με τις δύο επιμέρους γωνίες, καθορίζει την ακτίνα κύλισης Ro (θετική, αρνητική ή μηδενική, ανάλογα με το πού τέμνονται οι δύο άξονες σε σχέση με το επίπεδο του οδοστρώματος).
Κριτήρια αξιολόγησης:
- C-P = |γωνία Κάμπερ| + |εγκάρσια κλίση πείρου| (πάντα με απόλυτες τιμές)· σταθερό άθροισμα, καθορίζει την ακτίνα κύλισης Ro
