SKOÐUN Leós M. Jónssonar vélatæknifræðings:

Hættulegir breyttir jeppar

Í kjölfar alvarlegra umferðarslysa, þar sem árekstur hefur orðið á milli jeppa og fólksbíls, en þá hafa þeir sem voru í fólksbílnum oftar en ekki slasast alvarlegar og jafnvel látið lífið, hafa vaknað umræður um öryggi stærri jeppa og þá ekki síst breyttra jeppa. Sú skoðun hefur m.a. verið sett fram í fjölmiðlum að takmarka bæri hámarkshraða jeppa umfram aðra bíla. Þótt sú hugmynd sé ekki vænleg til að auka öryggi heldur þvert á móti þar sem hún myndi hvetja til aukins framúraksturs er hún athyglisverð og á við ákveðin rök að styðjast þótt skýringar með henni hafi verið fremur rýrar í roðinu.

Skort hefur umræðu og umfjöllun um öryggismál breyttra jeppa á málefnalegum og faglegum grundvelli. Fram að þessu hefur aðallega verið um upphlaup að ræða þar sem lítið hefur farið fyrir faglegri þekkingu á sviði fartækjahönnunar, stýrisgeómetríu og þeirri hreyfiaflsfræði sem hönnun stýris- og stöðugleikabúnaðar bíls byggir á. Eins og oft vill verða taka sleggjudómar og órökstuddar fullyrðingar við þegar þekkinguna þrýtur - en af því taginu hefur takmörkuð umfjöllun fjölmiðla verið fram að þessu.

Þá er engu líkara en að upphaflegur tilgangur með því að breyta jeppum hafi gleymst - en hann var að auka torfærugetu jeppa og sérhæfa sem farartæki til fjalla- og jöklaferða, - og/eða til vetrarferða á hálendinu en ekki sem stærðar- eða stöðutákn fyrir fólk með athyglisbrest eða aðra alvarlega komplexa til að láta á sér bera á þjóðvegum eða dags daglega í venjulegri umferð þar sem eiginleikar slíkra jeppa eru þeim til trafala og auka slysahættu annarra vegfarenda.

Hvar eiga mörkin að liggja? Hve mikið breytta bíla á að leyfa í almennri umferð? Er eðlilegt að auka hættu almennra vegfarenda í umferðinni til að þóknast dyntum fólks með athyglisbrest, stærðarkomplexa eða aðrar sálarflækjur? (Ath. Myndin er búin til með Photoshop).

Ég geri mér grein fyrir því að hér er um eldfimt mál að ræða því jeppabreytingar eru stærri atvinnuvegur en margan grunar. Bæði fyrirtæki og einstaklingar hafa talsverðra fjárhagslegra hagsmuna að gæta því algengustu breytingar á jeppa kosta nú frá 500 þúsund krónum og upp í milljónir. Það skyldi því ekki koma á óvart þótt einhverjir kunni að bregðast hart við gagnrýni og þykja að hagsmunum sínum vegið.

Athyglisvert er að hvorki rödd löggjafans/dómsvaldsins né þeirra sem hafa með höndum öryggis- og skylduskoðanir bíla hefur heyrst varðandi öryggi (eða meint ófullnægjandi öryggi) breyttra jeppa þrátt fyrir að alvarleg slys hefðu mátt teljast nægt tilefni. (Hins vegar er athyglisvert að samkvæmt upplýsingum Neytendasamtakanna (8/5/03) hefur skylduskoðun bíla hækkað um 74,5% á 6 ára tímabili frá einkavæðingu með tilheyrandi ,,samkeppni").

Hætta nr. 1
Sá sem heldur hjólnöf reiðhjólagjarðar á milli handa sér og lætur gjörðina snúast uppgötvar kraft sem vinnur gegn breytingu á stefnu gjarðarinnar - gjörðin tregðast við að breyta stefnu sinni þegar hún snýst, t.d. þegar reynt er að halla henni eða beina til annarrar handar. Með frekari tilraunum mun koma í ljós að þessi stefnukraftur, sem myndast við snúning, er því meiri sem gjörð með sama þvermál er þyngri. Einnig mun koma í ljós að stefnukrafturinn eykst með auknu þvermáli gjarðarinnar. Og haldi maður áfram tilraunum munu þær einnig leiða í ljós að stefnuvirki krafturinn eykst eftir því sem gjörðin snýst hraðar - þá þarf meira afl til að breyta stefnu gjarðarinnar og því meira afl sem snúningshraði hennar er meiri.

Hér veldur eðlislögmál um snúningstregðu. Stefnuvirki krafturinn nefnist massatregða (massatregðuvægi þegar snúningshraðinn er stöðugur) og er margfeldið af massa og radíus hringlaga hlutar í öðru veldi (J = m x r²). Efist einhver um tilvist, styrk og virkni þessa krafts sem massatregðan myndar skal þess getið að hann er nýttur í stærstu skemmtiferðaskipum til að auka stöðugleika þeirra í úfnum sjó (girostabilizer).

Massatregða framhjóls á bíl hefur áhrif á virkni stýrsbúnaðarins til að breyta stefnu bílsins. Annars vegar þarf stýrisvélin að yfirvinna stefnukraftinn (massatregðuna), og honum til viðbótar þarf hún að beita krafti til að beina hjólinu frá beinni stefnu. Hins vegar hefur massatregðan áhrif á veggrip hjólsins með svokallaðri ,,skrikun" á milli sóla dekksins og vegyfirborðsins en skrikunin dregur úr virkni stýrisbúnaðarins.

Þessu má líkja við bát sem róið er þvert yfir á. Þótt stefnt sé á bakkann beint á móti veldur straumur vatnsins því að báturinn víkur frá markaðri stefnu og lendir nokkru neðar meðstraums. Massatregða hjóls veldur sams konar fráviki frá þeirri stefnu sem valin er með stýrinu; - ferill bíls verður ekki nákvæmlega sá sem stefnt er að, heldur á sér stað ákveðin skrikun (frávik) frá fyrirhugaðri stefnu.

Skýra má þetta fyrirbrigði betur með eftirfarandi dæmi: Margir kannast við hugtakið ,,tilfinning fyrir veginum" sem oft ber á góma í umfjöllun um sportbíla. Sú tilfinning verður til með því að ákveðinn innbyggður sveigjanleiki sportbíladekks yfirvinnur hluta af þessari skrikun, sem massatregða hjólsins veldur, þannig að stjórnun bílsins verður nákvæmari en ella.

Massatregðan, og skrikunin sem henni fylgir, en hugtökin nefnast ,, Spin velocity" og ,,Slip angle" eða ,,Creep angle" á ensku, veldur ónákvæmni í stýri. Skrikunin vex eftir því sem massatregða framhjóls er meiri, þ.e. skrikunin vex eftir því sem hjólið er stærra/þyngra.

Og hér er kominn kjarni málsins varðandi breytta jeppa á stórum dekkjum. Stór dekk hafa massatregðu sem er meiri en þeirra dekkja sem viðkomandi jeppi var hannaður fyrir, þ.e. meiri en sú massatregða sem stýrisbúnaður jeppans er sniðinn að. Afleiðing aukinnar massatregðu framhjóla er aukin skrikun þegar taka á beygju á ferð. Af því leiðir að jeppar á stórum dekkjum, án tillits til þess hvernig þeim er að öðru leyti breytt, láta verr að stjórn en óbreyttir jeppar og því verr sem dekkin eru stærri og því ónákvæmari verður stýrisbúnaður þeirra sem hraðar er ekið. Og það er sérstaklega mikilvægt að hafa í huga að þótt snertiflötur ,,fótspors" stærra dekks sé meiri en minna dekks er hlutfallsleg aukning snertiflatarins miklu minni en aukning massatregðunnar: Þótt stærri dekk hafi meira veggrip nægir það ekki til að yfirvinna skrikunina nema þegar ekið er löturhægt.

Massatregða er ein af meginástæðum þess að breyttir jeppar eru hættulegri í umferðinni en óbreyttir. Við eðlilegar aðstæður og hóflegan ökuhraða stafar ekki alvarlegri hættu af þessum ,,heimatilbúna hönnunargalla" þótt hann krefjist stöðugrar árvekni af bílstjóranum. Það er hins vegar í hálku sem breyttur jeppi, á stórum ónegldum dekkjum, verður margfalt hættulegri en óbreyttur jeppi - því með hálkunni minnkar veggrip dekksins og verður minna en sem nemur hliðarkraftinum, skrikuninni, sem massatregða hjólsins veldur. Afleiðingin verður sú að á ákveðnum hraða á hálum vegi hættir jeppinn að láta að stjórn og fer sínar eigin leiðir. Verkun þessara krafta og afleiðing hennar á aksturseiginleika, ásamt áhrifum breytinga á stýriskerfi jeppa á þessa verkun, skýrði ég nokkuð ítarlega, m.a. með skýringarmyndum í grein sem birtist í tímaritinu Bílnum, 2. tbl. 1997. Greinin nefndist ,,Stýrisgeómetría" og er nú birt annars staðar á þessari vefsíðu.

* Massatregða (J) er margfeldið af (massa) og (radíus í öðru veldi). Sé snúningshraði hjóls tekin með í reikningin verður til annað gildi (massatregðuvægi). Á 90 km/klst snúast stór hjól hægar en lítil. Á 90 km/kls. snýst 28" hjól 672 sn/mín en 38" hjól 495 sn/mín. Eins og sjá má breytir það ekki miklu þar sem massatregðuvægi 38" hjólsins er 193% meira en 28" hjóls sem flestir jeppar koma á nýir).

Hætta nr. 2
Jeppi sem bílaframleiðandi afhendir á dekkjum sem eru með 28-31 tomma þvermáli er með stýrisgang sem er hannaður fyrir þessa dekkjastærð og með ákveðinn innbyggðan öryggisstuðul. Sé jeppanum breytt m.a. með því að setja undir hann dekk með meira þvermáli getur álag á stýrsbúnað margfaldast (sjá töflu yfir massatregðu). Jeppar sem búnir eru tannstangar-stýrisvél þola yfirleitt ekki stærri dekk en 31" nema sérstakar breytingar séu gerðar á álags- og slithlutum stýrisvélarinnar. Það er í fæstum tilfellum gert. Ég fullyrði að breytingar á nýjum jeppum, m.a. með stærri dekkjum en 31" án þess að styrkja tannstangarstýrisvél, séu yfirleitt gerðar án samráðs við framleiðendur jeppanna - enda brýtur breytingin í bága við skilmála verksmiðjuábyrgðar. Ég er einnig þeirrar skoðunar að ef fagmenn afhenda breyttan jeppa á 38" dekkjum með óbreyttri tannstangarstýrisvél, geri þeir það gegn betri vitund - því ég er sannfærður um að þeir hafa fulla vitneskju um að sú gerð stýrisvélar þolir ekki, með nægjanlegu öryggi/endingu, þau átök sem 38" dekk valda. Mér er jafnframt kunnugt um að þeir vandvirkustu í jeppbreytingum skipta tannstangarstýrisvél út fyrir mun sterkari snekkjuvél þegar um 38" (og 44") breytingu er að ræða - jafnvel þótt það hækki verð breytingarinnar umtalsvert. (Munurinn á tannstangar-stýrisvél og stýris-snekkju er m.a. sá að í endastútum tannstangar-stýrisvélarinnar er hreyfiliður/togliður sem slitnar - tannstangar-stýrisvélin er því með 2 slithluti umfram snekkju-stýrisvél).

Þeir jeppaeigendur sem hafa lent í því að togliður hefur slitnað út úr endastút tannstangar-stýrisvélar á ferð og hafa misst við það stjórn á jeppanum (stýrið verður óvirkt á fullri ferð), með mismunandi alvarlegum afleiðingum, vita hve alvarlegt þetta mál er og margir þeirra vita einnig að hættan er enn meiri fyrir þær sakir að einungis hluti þessara ákveðnu óhappa, sem verða í akstri á breyttum jeppum, er tilkynntur lögreglu; jafnvel kunna að vera tilfelli þar sem enginn er til frásagnar.

Það eykur hættuna sem öðrum vegfarendum stafar af mikið breyttum jeppum, sem flestir eru með mismunandi mikið slit í tannstangarstýrisvél, að skoðunarstöðvar sem annast skylduskoðun hafa, enn sem komið er, engin tæki né sérhæfðan búnað til að prófa hvort togliðir standist lágmarksátak (tog) og því fara þessir jeppar í gegn um skoðun með þennan öryggisgalla sem tifandi tímasprengju.

Hætta nr. 3
Þeir jeppar sem mest hefur verið breytt eru á 44" eða 38" dekkjum (nú eru 46" dekk einnig fáanleg). Flesta þeirra hefur þurft að hækka bæði á fjöðrum og boddí á grind um 15-20 sm til að þessi dekk rúmist í hjólskálum (ræðst af því hve mikið má skera úr brettum). Sjálf dekkin hafa hækkað jeppann frá jörðu um 22,8 - 39 sm. Þannig hækkar framstuðari á breyttum jeppa á 38" dekkjum, mælt frá jörðu, um 22-31 sm og jeppa á 44" dekkjum um 34-39 sm.

Þetta þýðir, svo dæmi sé tekið af handahófi af Land Rover Discovery sem framleiðandi afhendir á dekkjum með 29-30" þvermáli en þá er lárétt miðlína framstuðarans í um 60 sm hæð frá jörðu, að breytingin yfir í 38" dekk hækkar miðlínu framstuðarans í 82-91 sm hæð frá jörðu. Sé um 44" dekk að ræða hækkar miðlína stuðarans í 94-99 sm hæð. (Það virðist vera upp og ofan hvort stuðarar séu síkkaðir - enda krefst slík breyting ákveðinnar endurhönnunar á burðarvirki bíls).

Fólksbílar eru með miðlínu framstuðara í um 42-45 sm hæð frá jörðu. Átaksflötur krumpusvæða sem draga úr höggi við árekstur er aftan við miðlínu stuðarans. Algengengir fólksbílar af meðalstærð (t.d. Toyota Avensis, Opel Vectra, Mazda 626) eru með fremsta hluta húddsins í um 70 sm hæð - en minni fólksbílar yfirleitt í um 65 sm hæð.

Það er ekki fjarri lagi að stuðarar mest breyttu jeppanna séu í sömu hæð og axlir og jafnvel höfuð bílstjóra og farþega í framsæti algengustu fólksbíla (95-110 sm). Engan sérfræðing þarf til að sjá hve mikla hættu þetta skapar - þessir 2,5-3svar sinnum þyngri jeppar vaða hreinlega yfir venjulega fólksbíla við árekstur framan á og enn meiri hættu stafar fólki í fólksbílum af þeim rekist þeir á þá frá hlið - eins og dæmi úr slysaskrám sýna.

Til þess að fólk geri sér betur grein fyrir þeirri ,,heimatilbúnu hættu" sem því stafar af breyttum jeppum í umferðinni skal bent á að helsta árekstrarvörn fólksbíla í framhluta er um hálfum metra lægri (stuðarar og krumpusvæði) en stuðarar mest breyttu jeppanna. Þegar kemur að hliðarárekstrarvörn fólksbíla (láréttir styrktarbitar innan í hurðum) er hún í um 55 sm hæð frá jörðu. Sú vörn er því verulega takmörkuð, ef ekki gagnslaus, komi breyttur jeppi, með stuðara í 90-100 sm hæð í hlið bílsins.

Sem betur fer má nú sjá einstaka breytta jeppa með undirakstursvörn fyrir neðan fram- og afturstuðara eins og skylda er að hafa á jafnháum vörubílum en það heyrir þó til undantekninga - hver sem ástæðan kann að vera.(Mér sýnist líklegasta ástæðan vera sú að reglurnar séu ekki skynsamlegri en svo að miðað sé við fjarlægð frá lóðlínu stuðara í lóðlínu afturhásingar á jeppanum í stað þess að miðað sé við hæð fram- og/eða afturstuðara jeppans og lengd húdds á algengustu minni bílum).

Hætta nr. 4
Auk þess sem þegar hefur verið talið gefur augaleið að sú hækkun sem breyting á jeppa felur í sér breytir akstureiginleikum hans á fleiri en einn hátt. Þar er fyrst að nefna hækkun þyngdarmiðju yfir vegi. Til þess að vega upp á móti henni eru ýmsar þekktar aðferðir. Þeir jeppabreytingamenn sem eru vel að sér í stýrisgeómetríu geta dregið umtalsvert úr hættu á því að hækkun þyngdarmiðju geri jeppann hættulega valtan. En frá fúskurum og ,,heimafixurum" sem fá að darka meira og minna eftirlitslausir í jeppbreytingum, koma hins vegar hættulegustu jepparnir því skylduskoðun tekur nánast ekkert á stöðugleika (með höppum og glöppum að breyttum jeppum sé reynsluekið sem þætti í skoðunarferlinu).

Breyting jeppa eykur yfirleitt þyngd hans. Sé einungis tekið dæmi af dekkjunum og sú forsenda gefin að sportfelgurnar vegi svipað og upprunalegu stálfelgurnar (en þær eru yfirleitt þyngri þrátt fyrir ,,léttmálminn) vegur gangur af 38" dekkjum um 100 kg meira en upprunaleg dekk. Til viðbótar kemur stærri eldsneytisgeymir, aukageymar, og alls konar ísettur búnaður. Aukin massatregða vegna stærri hjóla og aukinnar eigin þyngdar jeppans eykur álag á bremsukerfi umtalsvert. Endurbætur á bremsukerfum, sem þáttur í jeppabreytingu mun frekar vera undantekning en regla - og eins og gildir um fleira er lítið öryggi í bremsuprófun við skylduskoðun þar sem hún fer fram sem aflprófun með stikkprufu en ekki sem álagspróf (útmöttun). Sama gildir um handbremsuna - óbreytt er hún gerð fyrir allt annan bíl og aðra krafta. Til að geta notað ákveðnar gerðir af sportfelgum á breytta jeppa með ABS-kerfi hafa hættulegustu fúskararnir gengið svo langt að renna af diskunum, minnka þvermál þeirra og færa bremsudæluna nær hjólnöfinni, til að ABS-neminn komist fyrir innan í felgunni. Þessi breyting minnkar átaksarm bremsubúnaðar hjólsins (fúskarar vita sjaldnast hvað átaksarmur er - hvað þá að þeir kunni að reikna hann út) og þegar þetta fúsk er fullkomnað með 38 tommu dekkjum, t.d. á þungum jeppa á borð við Nissan Patrol, er engin leið að stöðva bílinn á sömu vegalengd og óbreyttan bíl. Svona jeppar renna í gegn um skylduskoðun án þess að gerðar séu athugasemdir við bremsukerfið - jafnvel þótt starfsmenn skoðunarstöðva séu haltir á hægri fæti eftir að troða bremsuna !

Og svo fúskið ....
Ég fer ekki leynt með þá skoðun mína að jeppabreytingar hafi, vegna skorts á eðlilegum reglum frá hendi hins opinbera, skorts á eftirliti með að þeim reglum, sem þó gilda, sé fylgt, og vegna fégræðgi með tilheyrandi sölumennsku kaupahéðna, orðið til þess að gera umferðina hættulegri fyrir fólk á venjulegum bílum. Að mínu mati hafa löggjafi og dómsvald ekki sinnt þessum málum sem skyldi frekar en löggæslu í umferðinni yfirleitt.

Auk þess sem fólki eru seldar breytingar á jeppum sem skapa því og öðrum vegfarendum slysahættu eru óprúttnir fúskarar í því að pretta inn á fólk ýmsar vafasamar breytingar sem sagðar eru auka vélarafl dísilvéla, jafnvel um 10-12%, og krefjast gjalds fyrir. Í flestum tilfellum er þetta gert með því að gera ákveðinn mengunarvarnarbúnað í gamaldags dísilvélum með olíuverk og mekaníska spíssa (sem enn eru t.d. í jeppum frá Kóreu) óvirkan. Enn og aftur komast fúskarar upp með inngripið vegna skorts á nægilegu eftirliti með afgasmengun dísilvéla af hálfu hins opinbera; annars vegar vegna þess að ekkert umferðareftirlit með tilheyrandi stikkprufum á mengun í afgasi bíla tíðkast hérlendis og hins vegar vegna þess að nýir bílar eru ekki skoðaðir fyrr en á 4. ári notkunar og síðast, en ekki síst, vegna þess að afgasmengun dísilvéla er ekki mæld sem skyldi við skylduskoðun.

Til þess að minnka loftmengun af völdum nituroxýða (köfnunarefnisoxýða) í afgasi dísilvéla er hluta af súrefnissnauðu afgasinu veitt aftur inn í brunahólfin með hringrásarkerfi. Við það lækkar hitastig í brunahólfum sem minnkar myndun nituroxýða. Þessari afgashringrás er stýrt með tölvubúnaði og nefnist EGR (Exhaust Gas Recirculation). Virkni EGR sem mengunarvarnar byggist einnig á ákveðinni seinkun á tíma olíuverksins. Fúskið er fólgið í því að loka þessari hringrás án þess að aftengja stýribúnaðinn en þá er unnt að flýta tíma olíuverksins og auka jafnframt það magn sem það skammtar til spíssanna. Tíminn, eldsneytismagnið og hærra hitastig í brunahólfum eykur úttekið afl vélarinnar. En við það breytist varmajöfnun heddsins, en nú eru flest hedd úr álblöndu og því viðkvæm fyrir mishitun; álag á heddið eykst og einnig mengun í afgasi.

Inngripið er undantekningarlaust gert í trássi við framleiðanda bílsins og ógildir verksmiðjuábyrgð hans (sums staðar erlendis væri mönnum stungið inn fyrir að ,,fikta" á þennan hátt við mengunarvarnarbúnað bíls). Það sem verra er fyrir bíleigandann er að hann má eiga von á því, sé hann ekki því heppnari eða eigi bílinn því skemur, að fljótlega eftir að ,,ábyrgðinni" lýkur gefi heddið sig með tilheyrandi kostnaði (lágmark 250-350 þús. kr.). Ég er þeirrar skoðunar að gagnvart svona ,,fúskpökkum" tungulipra sölumanna ættu jeppakaupendur að fara varlega og hugsa sinn gang.

Aftur á forsíðu

Grein um stýrisgeómetríu o.fl.

Netfang höfundar