Iστορίες Γνώσης και Πάθους
Ο L.J.K. Setright ερευνά την ιστορία και τα μυστήρια της γωνίας κάμπερ.
ENA από τα αποτελέσματα της ανεξάρτητης ανάρτησης είναι ότι οι τροχοί του αυτοκινήτου
σπανίως είναι κάθετοι στο δρόμο. Η γωνία του τροχού σε σχέση με το έδαφος συνήθως δεν
ξεπερνά τη μία με δύο μοίρες, εκτός από τις περιπτώσεις που οι τροχοί είναι στραμμένοι.
Ποιο θα ήταν, όμως, το αποτέλεσμα, αν οι τιμές του μεγέθους που ονομάζουμε κάμπερ έφτανε
στα όρια; Σε αυτή την περίπτωση το αποτέλεσμα μπορεί να προκαλέσει έκπληξη, όπως μας
έδειξε το πρωτότυπο F400 Carving της Mercedes-Benz, που σχεδιάστηκε με στόχο να
εξερευνήσει το φαινόμενα που δημιουργεί η γωνία κάμπερ στην αλλαγή πορείας ενός οχήματος.
Από μόνο του το γεγονός ότι η χρήση της γωνίας κάμπερ είναι αρκετά παλαιότερη από το ίδιο
το αυτοκίνητο προκαλεί κάποια έκπληξη. Αιώνες πριν υπήρχαν περιοχές όπου η νομοθεσία
ανέφερε το ελάχιστο πλάτος που θα έπρεπε να έχουν οι τροχοί των ιππήλατων κάρων (οι
οποίοι ήταν κατασκευασμένοι από σίδηρο). Η συγκεκριμένη νομοθεσία είχε ως σκοπό να
προστατέψει την εύθραυστη επιφάνεια των χωματόδρομων, μοιράζοντας το βάρος σε μεγαλύτερη
επιφάνεια, δεν ήταν όμως ιδιαίτερα αρεστή, αφού η μεγαλύτερη επιφάνεια επιφέρει
μεγαλύτερη τριβή κύλισης, με συνέπεια το άλογο να μπορεί να μετακινήσει αποτελεσματικά
λιγότερο βάρος. Η έξυπνη λύση ήταν η χρήση τροχών με πλατύ πέλμα, τοποθετημένων όμως υπό
τέτοια κλίση, ώστε μόνο το εσωτερικό μέρος του τροχού να βρίσκεται σε επαφή με το έδαφος.
H όλη ξυλουργική κατασκευή ήταν ιδιαίτερα απλή λόγω της απουσίας οποιασδήποτε ανάρτησης.
Με αυτό τον τρόπο η τριβή ελαχιστοποιούνταν, το βάρος μπορούσε να επανέλθει στα αρχικά
επίπεδα και οι τροχοί συνέχιζαν να φθείρουν την επιφάνεια του δρόμου.
Η γωνία κάμπερ είχε συνήθως αρνητική τιμή παρά θετική, μια και η επιφάνεια των δρόμων
ήταν ανώμαλη, εξαιτίας των «γραμμών» που άφηναν οι τροχοί των οχημάτων, οπότε το κέντρο
του δρόμου βρισκόταν σε υψηλότερο επίπεδο από τα πλαϊνά. Την περίοδο κατά την οποία η
αυτοκίνηση βρισκόταν ακόμα στα σπάργανα πολλοί από τους δρόμους είχαν ανακατασκευαστεί.
Οι τεχνικοί της εποχής ακολούθησαν το πρωτοπόρο παράδειγμα των Ρωμαίων κατασκευαστών,
δηλαδή σε τομή ο δρόμος παρουσίαζε κλίση (το κέντρο είναι ψηλότερα από τα πλαϊνά) κυρίως
για την αποτελεσματική απορροή των υδάτων.
Η ανακάλυψη των ελαστικών με αέρα μείωσε και απλούστευσε τα προβλήματα της τριβής και
πολλοί προτίμησαν τη λύση του θετικού κάμπερ, έτσι ώστε οι τροχοί να βρίσκονται κάθετα σε
σχέση με το οδόστρωμα. Η Daimler, οργανώνοντας μια ομάδα με αγωνιστικά της Mercedes για
το γαλλικό γκραν πρι του 1914, αποφάσισε να υπολογίσει τη μέση κλίση των δρόμων γύρω από
τη Λυών, όπου και λάμβανε μέρος ο αγώνας. Στη συνέχεια, μπήκαν στον κόπο (και στα έξοδα)
να σχεδιάσουν και να κατασκευάσουν έναν ενεργό πίσω άξονα, ο οποίος ήταν αναρτημένος στη
μέση, έτσι ώστε κάθε τροχός να είναι κάθετος στην επιφάνεια του δρόμου. Ίσως αυτός να
ήταν ένας από τους λόγους που η Mercedes κέρδισε τον αγώνα.
Μια δεκαετία αργότερα, αρκετοί Ευρωπαίοι κατασκευαστές άρχισαν να κατασκευάζουν γεμάτοι
ελπίδες ανεξάρτητες αναρτήσεις. Κάποιοι από αυτούς άρχισαν εφαρμόζοντας αυτή την πρακτική
στην πίσω ανάρτηση των οχημάτων τους. Ο κατασκευαστής με τη μεγαλύτερη επιτυχία πρέπει να
ήταν η Tatra, της οποίας αρχιμηχανικός ήταν ο ιδιοφυής Λεντβίνκα. Στη γεμάτη βουνά
κεντρική Ευρώπη οι δρόμοι ήταν στενοί και το κεντρικό τους τμήμα βρισκόταν αρκετά
ψηλότερα από τα άκρα. Το αποτέλεσμα ήταν οι κατασκευαστές να χρησιμοποιήσουν ένα σύστημα
πίσω ανάρτησης με αιωρούμενα ημιαξόνια και θετικό κάμπερ. Αυτή η τακτική συνεχίστηκε σε
όλα σχεδόν τα αυτοκίνητα με ανεξάρτητη ανάρτηση μέχρι τη δεκαετία του ?60 και παρά τα
θετικά αποτελέσματα στους επαρχιακούς δρόμους δημιουργούσε πολλά προβλήματα σε κάθε άλλο
είδος δρόμου.
Το πρόβλημα προερχόταν από δύο χαρακτηριστικά, εκ των οποίων και τα δύο επιδρούσαν
αρνητικά στον τρόπο που έστριβε και στην οδηγική συμπεριφορά του αυτοκινήτου. Το πρώτο
ήταν το υψηλό κέντρο περιστροφής του πίσω μέρους, ένα πρόβλημα το οποίο, ίσως, μας
απασχολήσει σε κάποιο άλλο άρθρο. Το δεύτερο πρόβλημα είναι το γεγονός πως το θετικό
κάμπερ μειώνει την απόδοση των ελαστικών, επηρεάζοντας αρνητικά την απόκριση και τον
τρόπο που στρίβει το αυτοκίνητο. Το αρνητικό κάμπερ μέσα σε κάποια όρια έχει ακριβώς τα
αντίθετα αποτελέσματα.
Κάντε μια δοκιμή με ένα σταματημένο ποδήλατο. Δώστε κλίση στο ποδήλατο προς το σώμα σας
και δοκιμάστε να το σύρετε προς το μέρος σας. Θα διαπιστώσετε πως είναι αρκετά εύκολο να
σύρετε τα λάστιχα προς το μέρος σας. Τώρα, αν προσπαθήσετε να το σπρώξετε στην αντίθετη
με σας κατεύθυνση, τα λάστιχα θα κολλήσουν στο έδαφος και θα αντισταθούν σε αυτή την
κίνηση. Οι σχεδιαστές αγωνιστικών αυτοκινήτων προσπαθούσαν να εξερευνήσουν το
συγκεκριμένο φαινόμενο από τη δεκαετία του ?60. Tο 1961, η ομάδα Formula 1 της Ferrari
είχε τους πίσω τροχούς τοποθετημένους με έντονη κλίση προς τα μέσα, πράγμα που
αποδείχθηκε αρκετά κακό για τα ελαστικά, τα οποία υπερθερμαίνονταν, διότι το εσωτερικό
μέρος του πέλματος δεχόταν πολύ μεγάλη πίεση. Tελικά, η κλίση των -2 μοιρών αποδείχθηκε
πως ήταν πρακτικά το μέγιστο που θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί.
Τα ακτινωτά λάστιχα (radial), που σύντομα θα εκτόπιζαν τα παλιά ελαστικά, θα αποτελούσαν
το φάρμακο κατά της υπερβολής. Η λύση της μιας μικρής αρνητικής γωνίας ήταν πλέον φανερή.
Παρ? όλα αυτά, όπως και σε ένα ποδήλατο, έτσι και στα αυτοκίνητα η γωνία κάμπερ
δημιουργεί την ανάγκη να αναπτυχθεί μια πλευρική δύναμη, αρκετά ισχυρή ώστε να στρίψει το
όχημα. Τα ελαστικά αριστερά και δεξιά δημιουργούν αντικρουόμενες ωθήσεις, φαινόμενο που
τελικά βελτιώνει την απόκριση του συστήματος διεύθυνσης. Αυτός είναι και ο λόγος για τον
οποίο οι τροχοί πολλών αυτοκινήτων υψηλών επιδόσεων (και αρκετών άλλων) στις μέρες μας
έχουν ελάχιστα αρνητικό κάμπερ, περίπου μισής μοίρας.
Στο F400 Carving το εν λόγω φαινόμενο έφτασε στα όρια. Οι εξωτερικοί τροχοί (π.χ. οι
δεξιοί τροχοί σε μια αριστερή στροφή) παίρνουν κλίση μέχρι και -20 μοίρες και η δύναμη
που δημιουργείται από αυτήν τη γωνία επιτρέπει στο όχημα να στρίβει με δυνάμεις που
φτάνουν τα 1,2 g. Μόνο λίγα αυτοκίνητα στις μέρες μας μπορούν να περάσουν το 1 g, αν και
πάντα υπάρχουν εξαιρέσεις, όπως το Honda NSX, που κατάφερε επίδοση 1,3 g το 1990. Αυτή η
επίδοση επιτεύχθηκε με λάστιχα και ανάρτηση παραγωγής, ενώ για να καταφέρει παρόμοια
επίδοση το Carving χρειάζεται προφανώς ειδικά λάστιχα.
Τα λάστιχα του Carving κατασκευάστηκαν από την Pirelli, έναν από τους εξυπνότερους
κατασκευαστές ελαστικών. Ήταν έκπληξη το γεγονός ότι παρουσίασαν το συγκεκριμένο ελαστικό
στο 35ο Σαλόνι Αυτοκινήτου του Τόκιο σαν ένα ελαστικό ελέγχου πρόσφυσης παντός εδάφους
και το τοποθέτησαν σε ένα όχημα που ως σκοπό είχε να εξερευνήσει τον τρόπο που επιδρά η
γωνία κάμπερ στις στροφές.
Η ιδέα θα πρέπει να ήρθε στους μηχανικούς της Mercedes πολύ φυσιολογικά, από τις παλιές
κακές ημέρες της πίσω ανάρτησης με τα αιωρούμενα ημιαξόνια. Μόλις συνειδητοποίησαν πως
αυτός ο σχεδιασμός ήταν αποτελεσματικός μόνο για τους δρόμους με έντονη κλίση, για τους
οποίους την είχε σχεδιάσει ο Λεντβίνκα, οδηγήθηκαν στο σχεδιασμό αναρτήσεων με έντονο
αρνητικό κάμπερ, που έφερε σε πολύ δύσκολη θέση τα ελαστικά.
Παρ? όλη αυτή την εμπειρία, η Mercedes για χρόνια εκμεταλλευόταν το υπερβολικό κάμπερ των
εμπρόσθιων τροχών, χρησιμοποιώντας κέντρα περιστροφής που είχαν μεγάλες γωνίες κάστερ και
αρκετά μεγάλη κλίση του βασιλικού πίρου. Περιστρέψτε αρκετά το τιμόνι μιας Mercedes και
θα ανακαλύψετε ότι και οι μπροστινοί τροχοί θα γείρουν αρκετά προς το εσωτερικό της
υποτιθέμενης στροφής, αυξάνοντας αξιοσημείωτα την αρχική απόκριση. Παράλληλα, όμως, έχουν
ως αποτέλεσμα να τη μειώνουν αρκετά στην επαναφορά, είτε στην έξοδο της στροφής είτε στη
διόρθωση από υπερβολική στροφή του τιμονιού. Επίσης, το να ισιώσεις το τιμόνι είναι
αρκετά δύσκολο, αφού ο οδηγός όχι μόνο ισιώνει το τιμόνι, αλλά επαναφέρει το εμπρός μέρος
του αυτοκινήτου στο σωστό ύψος ύστερα από τη μείωση αυτού λόγω της κλίσης των τροχών.
Αυτό, ίσως, να μην αποτελεί ιδιαίτερο πρόβλημα σε ένα 2CV, το οποίο χρησιμοποίησε το ίδιο
τέχνασμα δεκαετίες πριν, αλλά σε ένα βαρύ, πολυτελές γερμανικό αυτοκίνητο χρειάζονται
γενναιόδωρες δόσεις υποβοήθησης.
Εκμεταλλευόμενη, τώρα, την ενεργητική ανάρτηση που χρησιμοποιεί στα ακριβότερα μοντέλα
της (Active Body Cοntrol), η Mercedes στην F400 χρησιμοποιεί τη γωνία κάμπερ για να
στρίψει, βελτιώνοντας έτσι την ευελιξία του αυτοκινήτου. Προφανώς, ένα συμβατικό ελαστικό
δε θα μπορούσε να ανταποκριθεί σε αυτόν το σχεδιασμό και έτσι οι Γερμανοί στράφηκαν στην
Pirelli για κάτι που θα δούλευε καλύτερα.
Αυτό που δημιούργησε η Pirelli ήταν το πιο ασύμμετρο λάστιχο όλων των εποχών. Το
εξωτερικό του ελαστικού έχει το χαμηλό προφίλ ενός συμβατικού ελαστικού υψηλών επιδόσεων,
ενώ το εσωτερικό έχει την καμπυλότητα ενός ελαστικού μοτοσικλέτας. Ο σχεδιασμός, η δομή,
ακόμα και το μίγμα του ελαστικού ακολουθούν τις ίδιες ασύμμετρες αρχές. Το αποτέλεσμα
είναι το ίχνος του ελαστικού να είναι αυξημένο κατά 30% από εκείνο ενός συμβατικού
ελαστικού αυτοκινήτου με κλίση 20%. ¶λλο ένα στοιχείο είναι το ότι σε ευθεία πορεία η
επιφάνεια επαφής του ελαστικού με το δρόμο είναι πολύ μικρή, με αποτέλεσμα τη μικρή
πρόσφυση κατά την επιτάχυνση και το φρενάρισμα. Το τρίτο στοιχείο είναι ότι ο τροχός στον
οποίο τοποθετείται αυτό το λάστιχο έχει εξίσου περίεργο σχεδιασμό, αφού το εξωτερικό
μέρος έχει διάμετρο 19 ιντσών και το εσωτερικό 17.
Αυτό το χαρακτηριστικό μού θυμίζει έναν Kαναδό ονόματι Nόρμπερτ, ο οποίος γύρω στα 1970
επινόησε ένα σύνδεσμο ανάρτησης (που ονομάστηκε Trebron, αντιστρέφοντας απλώς το όνομα
του εφευρέτη του), με κύριο στόχο να διατηρήσει όλους τους τροχούς ενός αυτοκινήτου
κάθετους στην επιφάνεια του δρόμου, ανεξάρτητα από την ταχύτητα του αυτοκινήτου ή την
κλίση του αμαξώματος, ακριβώς αντίθετα, δηλαδή, από την ιδέα της Mercedes. Η ιδέα του
Nόρμπερτ δούλεψε όταν δοκιμάστηκε στους αγώνες, αλλά λίγοι την κατάλαβαν και ακόμα
λιγότεροι είχαν το χρόνο να κάτσουν να τη σκεφτούν (ένα κοινό πρόβλημα στους αγώνες) και
έτσι η ιδέα ξεχάστηκε. Μαζί με την ιδέα ξεχάστηκε και το λάστιχο, το οποίο κατά
αντιστοιχία είχε υψηλό προφίλ στο εξωτερικό του μέρος και χαμηλό στο εσωτερικό.
Το F400 κατά πάσα πιθανότητα έκανε τη δουλειά του, κερδίζοντας δημοσιότητα και προωθώντας
μέρος των εσόδων της εταιρείας στην έρευνα και όχι στα ταμεία της εφορίας. Το έξυπνο
λάστιχο της Pirelli ίσως εμφανιστεί στην παραγωγή, πιθανότατα σε εκτός δρόμου οχήματα, τα
οποία χρησιμοποιούν αναρτήσεις μεταβλητής γεωμετρίας, που φέρνουν το κατάλληλο μέρος του
ελαστικού σε επαφή με το δρόμο, ανάλογα με τις απαιτήσεις της εκάστοτε επιφάνειας. Ίσως,
για ένα στρατιωτικό όχημα από την Daimler-Chrysler; Πιθανώς, μια και οι περιορισμοί για
την τοποθέτηση των τροχών κάθετα στην επιφάνεια δεν ισχύουν στα πεδία μάχης..._ L.J.K.S.